DE102009016681B4 - A method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung mit einem Accumulations-Mode-MOSFET, bei dem ein Accumulations-Mode-Kanal, der durch Steuerung einer Anwendungsspannung auf eine Gateelektrode (9) gebildet ist, so gesteuert wird, dass ein elektrischer Strom zwischen einer Sourceelektrode (11) und einer Drainelektrode (13) durch einen Sourcebereich (4) und eine Driftschicht (2) fließt, umfassend:Herstellung eines Substrats (1) aus Siliciumcarbid mit einem ersten oder zweiten Leitfähigkeitstyp;Bildung der Driftschicht (2) auf dem Substrat (1), wobei die Driftschicht (2) aus Siliciumcarbid gemacht ist und einen ersten Leitfähigkeitstyp besitzt, wobei die Konzentration an Fremdatomen der Driftschicht (2) niedriger ist als die Konzentration an Fremdatomen des Substrats (1);Bildung einer Stromstreuschicht (30) auf der Driftschicht (2), wobei die Stromstreuschicht (30) aus Siliciumcarbid gemacht ist und den ersten Leitfähigkeitstyp besitzt, wobei die Konzentration an Fremdatomen der Stromstreuschicht (30) höher ist als die Konzentration an Fremdatomen der Driftschicht (2);Bildung eines Grundbereichs (3) auf der Stromstreuschicht (30), wobei der Grundbereich (3) aus Siliciumcarbid gemacht ist und den zweiten Leitfähigkeitstyp besitzt;Bildung des Sourcebereichs (4) auf dem Grundbereich (3), wobei der Sourcebereich (4) aus Siliciumcarbid gemacht ist und den ersten Leitfähigkeitstyp besitzt, wobei die Konzentration an Fremdatomen des Sourcebereichs (4) höher ist als die Konzentration an Fremdatomen der Driftschicht (2);Bildung eines Grabens (6), der sich tiefer erstreckt als der Sourcebereich (4) und der Grundbereich (3), um die Stromstreuschicht (30) oder die Driftschicht (2) zu erreichen, wobei der Sourcebereich (4) und der Grundbereich (3) an jeder Seite des Grabens (6) angeordnet sind;Bildung der Kanalschicht (7) auf einer Seitenwand des Grabens (6), wobei die Kanalschicht (7) aus Siliciumcarbid gemacht ist und den ersten Leitfähigkeitstyp besitzt;Bildung einer Gateisolationsschicht (8) auf einer Oberfläche der Kanalschicht (7), wobei die Gateisolationsschicht (8) in einem vorbestimmten Abstand zu dem Grundbereich (3) angeordnet ist;Bildung der Gateelektrode (9) auf der Gateisolationsschicht (8) innerhalb des Grabens (6);Bildung der Sourceelektrode (11), die mit dem Sourcebereich (4) und der Grundbereich (3) elektrisch verbunden ist;Bildung der Drainelektrode (13) auf der Rückseite des Substrats (1); undBildung einer Tiefschicht (10), die unter dem Grundbereich (3) angeordnet ist und die Driftschicht (2) erreicht, indem sie die Stromstreuschicht (30) durchdringt, wobei die Tiefschicht (10) sich tiefer als der Graben (6) erstreckt und sich in eine Richtung senkrecht zu der Seitenwand des Grabens (6) erstreckt, wobei die Tiefschicht (10) den zweiten Leitfähigkeitstyp besitzt, wobeidie Bildung der Tiefschicht (10) die Bildung einer unteren Schicht (10a) der Tiefschicht (10) und einer oberen Schicht (10b) der Tiefschicht (10) umfasst, wobei sich die untere Schicht (10a) in eine Richtung erstreckt, die obere Schicht (10b) in einer Stellung entsprechend der unteren Schicht (10a) angeordnet ist und mit der unteren Schicht (10a) verbunden ist,die Bildung der unteren Schicht (10a) die Anbringung einer ersten Maske (20) auf einer Oberfläche der Driftschicht (2) und die Durchführung von lonenimplantierung unter Verwendung der ersten Maske (20) umfasst, unddie Bildung der oberen Schicht (10b) die Anbringung einer zweiten Maske (21) auf einer Oberfläche der Stromstreuschicht (30) und die Durchführung von lonenimplantierung unter Verwendung der zweiten Maske (21) umfasst (entsprechend der in Fig.1 gezeigten Halbleitervorrichtung).A method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device having an accumulation mode MOSFET, in which an accumulation mode channel formed by controlling an application voltage to a gate electrode (9) is controlled so that an electric current is passed between a source electrode ( 11) and a drain electrode (13) flowing through a source region (4) and a drift layer (2), comprising: making a substrate (1) from silicon carbide having a first or second conductivity type; forming the drift layer (2) on the substrate (1) ), wherein the drift layer (2) is made of silicon carbide and has a first conductivity type, the concentration of impurities of the drift layer (2) being lower than the concentration of impurities of the substrate (1); forming a current scattering layer (30) on the drift layer (2), wherein the current scattering layer (30) is made of silicon carbide and has the first conductivity type, the concentration of impurities tomen of the current scattering layer (30) is higher than the concentration of foreign atoms of the drift layer (2); formation of a base region (3) on the current scattering layer (30), the base region (3) being made of silicon carbide and having the second conductivity type; formation of the Source region (4) on the base region (3), the source region (4) being made of silicon carbide and having the first conductivity type, the concentration of impurities of the source region (4) being higher than the concentration of impurities of the drift layer (2); Formation of a trench (6) which extends deeper than the source region (4) and the base region (3) in order to reach the current scattering layer (30) or the drift layer (2), the source region (4) and the base region (3 ) are arranged on each side of the trench (6); formation of the channel layer (7) on a side wall of the trench (6), the channel layer (7) being made of silicon carbide and having the first conductivity type; g a gate insulation layer (8) on a surface of the channel layer (7), the gate insulation layer (8) being arranged at a predetermined distance from the base region (3); formation of the gate electrode (9) on the gate insulation layer (8) within the trench ( 6); Formation of the source electrode (11), which is electrically connected to the source region (4) and the base region (3); Formation of the drain electrode (13) on the rear side of the substrate (1); andforming a deep layer (10) which is arranged below the base region (3) and reaches the drift layer (2) by penetrating the current scattering layer (30), the deep layer (10) extending and extending deeper than the trench (6) extends in a direction perpendicular to the side wall of the trench (6), wherein the deep layer (10) has the second conductivity type, the formation of the deep layer (10) the formation of a lower layer (10a) of the deep layer (10) and an upper layer ( 10b) of the deep layer (10), the lower layer (10a) extending in one direction, the upper layer (10b) being arranged in a position corresponding to the lower layer (10a) and being connected to the lower layer (10a) , forming the lower layer (10a) comprises applying a first mask (20) on a surface of the drift layer (2) and performing ion implantation using the first mask (20), and forming the upper layer (10b) comprises attaching a second mask (21) to a surface of the current scattering layer (30) and performing ion implantation using the second mask (21) (corresponding to the semiconductor device shown in FIG. 1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung aus Siliciumcarbid (SiC) mit einem Grabengate.The present invention relates to a method of manufacturing a silicon carbide (SiC) semiconductor device having a trench gate.

In den letzten Jahren wurde SiC als Material für eine Vorrichtung zur Stromerzeugung mit hoher elektrischer Durchschlagsfeldstärke beachtet. Eine SiC-Halbleitervorrichtung kann einen großen elektrischen Strom aufgrund ihrer hohen elektrischen Durchschlagsfeldstärke steuern. Daher wird erwartet, dass eine SiC-Halbleitervorrichtung zur Steuerung eines Motors eines Hybridfahrzeugs verwendet wird.In recent years, SiC has received attention as a material for a device for generating electricity with high breakdown electric field strength. A SiC semiconductor device can control a large electric current because of its high breakdown electric field strength. Therefore, it is expected that a SiC semiconductor device will be used for controlling a motor of a hybrid vehicle.

Wachsende Kanaldichte ist ein wirksamer Weg, um einen größeren elektrischen Strom in eine SiC-Halbleitervorrichtung fließen zu lassen. Daher wurde in einen Siliciumtransistor ein MOSFET mit einer Grabengatestruktur eingeführt und in praktische Verwendung genommen. Eine Grabengatestruktur kann bei einem SiC-Halbleiter angewendet werden. Jedoch tritt ein großes Problem auf, wenn die Grabengatestruktur bei SiC angewendet wird. Da nämlich die elektrische Durchschlagsfeldstärke von SiC zehnmal größer ist als diejenige von Silicium, ist die Spannung, die während des Gebrauchs an eine SiC-Halbleitervorrichtung angelegt wird, etwa zehnmal größer als die Spannung, die während des Gebrauchs an eine Siliciumvorrichtung angelegt wird. Deshalb ist die Spannung, die an einen in einem Graben in SiC gebildeten Gateisolationsfilm angelegt wird, etwa zehnmal größer als die Spannung, die an einen in einer Siliciumvorrichtung gebildeten Gateisolationsfilm angelegt wird. Als Ergebnis tritt wahrscheinlich ein Durchschlagen des Gateisolationsfilms an einer Ecke des Grabens auf. Ein Ergebnis einer Simulation hierfür gibt an, dass bei Anlegen einer Spannung von 650 V an einen Drain ein elektrisches Feld von 4,9 MV/cm auf einen Gateisolationsfilm in einem Graben wirkt. Zur praktischen Verwendung muss das elektrische Feld gleich oder kleiner als 3 MV/cm sein. Wenn man langfristige Zuverlässigkeit in Erwägung zieht, ist es bevorzugt, dass das elektrische Feld gleich oder kleiner als 2 MV/cm ist.Growing channel density is an effective way to allow a larger electric current to flow into a SiC semiconductor device. Therefore, in a silicon transistor, a MOSFET having a trench gate structure has been introduced and put into practical use. A trench gate structure can be applied to a SiC semiconductor. However, a big problem arises when the trench gate structure is applied to SiC. Namely, since the breakdown electric field strength of SiC is ten times greater than that of silicon, the voltage applied to a SiC semiconductor device during use is about ten times higher than the voltage applied to a silicon device during use. Therefore, the voltage applied to a gate insulating film formed in a trench in SiC is about ten times greater than the voltage applied to a gate insulating film formed in a silicon device. As a result, breakdown of the gate insulating film is likely to occur at a corner of the trench. A result of a simulation for this indicates that when a voltage of 650 V is applied to a drain, an electric field of 4.9 MV / cm acts on a gate insulation film in a trench. For practical use, the electric field must be equal to or less than 3 MV / cm. Taking long-term reliability into consideration, it is preferable that the electric field be equal to or less than 2 MV / cm.

US 6 133 587 A ( JP H09 - 199 724 A ) beschreibt eine SiC-Halbleitervorrichtung, die zur Lösung des oben genannten Problems entworfen wurde. In dieser SiC-Halbleitervorrichtung ist die Dicke einer Bodenwand eines Grabens größer gemacht als die Dicke einer Seitenwand des Grabens, um die elektrische Feldkonzentration an der Bodenwand des Grabens zu verringern. Im Einzelnen wird eine Grabengatestruktur mit einer a-Ebene (1120) unter Verwendung eines Substrats mit einer c-Ebene (000-1) aus 4H-SiC gebildet. Das heißt, ein Graben mit einer Seitenwand mit a-Ebene und einer Bodenwand mit c-Ebene wird unter Verwendung des Substrats mit c-Ebene gebildet. Wenn eine Gateisolationsschicht in dem Graben durch thermische Oxidation gebildet wird, ist die Oxidationsrate der c-Ebene fünfmal größer als diejenige der a-Ebene. Dementsprechend wird die Dicke der Gateisolationsschicht in dem Graben fünfmal größer an der Grabenbodenwand als an der Grabenseitenwand. Deshalb kann die elektrische Feldkonzentration an der Grabenbodenwand verringert werden. U.S. 6,133,587 A ( JP H09-199724 A ) describes a SiC semiconductor device designed to solve the above problem. In this SiC semiconductor device, the thickness of a bottom wall of a trench is made larger than the thickness of a side wall of the trench in order to reduce the electric field concentration at the bottom wall of the trench. Specifically, a trench gate structure with an a-plane (1120) is formed using a substrate with a c-plane (000-1) made of 4H-SiC. That is, a trench having an a-plane side wall and a c-plane bottom wall is formed using the c-plane substrate. When a gate insulation layer is formed in the trench by thermal oxidation, the oxidation rate of the c-plane is five times greater than that of the a-plane. Accordingly, the thickness of the gate insulation layer in the trench becomes five times greater on the trench bottom wall than on the trench side wall. Therefore, the electric field concentration at the trench bottom wall can be reduced.

In einer Simulation wird die Dicke der Gateisolationsschicht an der Grabenseitenwand auf 40 nm festgesetzt, die Dicke der Gateisolationsschicht an der Grabenbodenwand auf 200 nm festgesetzt und eine Spannung von 650 V auf einen Drain angelegt. Das Ergebnis der Simulation zeigt, dass die elektrische Feldkonzentration an der Gateisolationsschicht in dem Graben auf 3,9 MV/cm verringert wird. Jedoch ist die Verringerung der elektrischen Feldkonzentration ungenügend und eine weitere Reduktion ist nötig.In a simulation, the thickness of the gate insulation layer on the trench sidewall is set to 40 nm, the thickness of the gate insulation layer on the trench bottom wall is set to 200 nm, and a voltage of 650 V is applied to a drain. The result of the simulation shows that the electric field concentration at the gate insulation layer in the trench is reduced to 3.9 MV / cm. However, the reduction in the electric field concentration is insufficient and further reduction is necessary.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die Patentanmeldung (japanische Patentanmeldung mit der Publikationsnummer JP 2009 - 117 593 A für eine Struktur zum Erreichen weiterer Reduzierung der elektrischen Feldkonzentration eingereicht. Die Struktur hat eine Tiefschicht vom p-Typ, die auf der gegenüberliegenden Seite eines Grabengates über einem Sourcebereich vom n+-Typ und einem Grundbereich vom p-Typ angeordnet ist. Das heißt, die Tiefschicht vom p-Typ ist unter einem Kontaktbereich vom p+-Typ angeordnet, der elektrisch mit dem Grundbereich vom p-Typ und einer Sourceelektrode verbunden ist. Die Tiefschicht vom p-Typ erstreckt sich tiefer als die Bodenwand des Grabengates.The inventors of the present invention have the patent application (Japanese Patent Application Publication No. JP 2009 - 117 593 A submitted for a structure to achieve further reduction of the electric field concentration. The structure has a p-type deep layer which is arranged on the opposite side of a trench gate over an n + -type source region and a p-type base region. That is, the p-type deep layer is disposed under a p + -type contact region which is electrically connected to the p-type base region and a source electrode. The p-type deep layer extends deeper than the bottom wall of the trench gate.

Wenn die SiC-Halbleitervorrichtung mit dieser Struktur hergestellt wird, werden das Grabengate und die Tiefschicht vom p-Typ mit verschiedenen Verfahren hergestellt. Da die Anpassung zwischen dem Grabengate und der Tiefschicht vom p-Typ schwierig ist, kann eine gewisse Menge an Variationen im Abstand von einer Seitenwand des Grabengates zu der Tiefschicht vom p-Typ auftreten. Im Ergebnis können unterschiedliche Eigenschaften bei den Produkten auftreten und die Produktionsraten können klein sein.When the SiC semiconductor device having this structure is manufactured, the trench gate and the p-type deep layer are manufactured by different methods. Since matching between the trench gate and the p-type deep layer is difficult, there may be some amount of variation in the distance from a sidewall of the trench gate to the p-type deep layer. As a result, the products can have different properties and the production rates can be small.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben eine andere Patentanmeldung (japanische Patentanmeldung mit der Publikationsnummer JP 2009 - 194 065 A für eine Struktur eingereicht, in der eine Tiefschicht vom p-Typ sich in eine Richtung senkrecht zu dem Teil einer Grabenseitenwand erstreckt, wo ein Kanalbereich gebildet wird. Da sich in der Struktur eine Sperrschicht in hohem Maße zu der Driftschichtseite vom n--Typ bei einem PN-Zonenübergang zwischen der Tiefschicht vom p-Typ und der Driftschicht vom n--Typ erstreckt, ist es weniger wahrscheinlich, dass eine Hochspannung aufgrund einer Drainspannung an eine Gateoxidschicht angelegt wird. Daher kann die elektrische Feldkonzentration in der Gateoxidschicht verringert werden, insbesondere an der Bodenwand des Grabens, so dass ein Durchschlagen der Gateoxidschicht verhindert werden kann. Da ferner die Längsrichtung des Grabens nicht senkrecht zur Längsrichtung der Tiefschicht vom p-Typ verläuft, werden die Geräteeigenschaften durch schlechte Ausrichtung zwischen den Masken, die zur Bildung des Grabens und der Tiefschicht vom p-Typ verwendet werden, nicht beeinträchtigt.The inventors of the present invention have another patent application (Japanese Patent Application Publication No. JP 2009 - 194 065 A filed for a structure in which a p-type deep layer extends in a direction perpendicular to the part of a trench sidewall where a channel region is formed. Since in the structure of a barrier layer to a high degree to the drift layer side of the n - type at a PN junction between the deep layer of p-type and the drift layer of n - extends type, it is less likely that a high voltage is applied to a gate oxide film due to a drain voltage. Therefore, the electric field concentration in the gate oxide layer can be reduced, in particular on the bottom wall of the trench, so that the gate oxide layer can be prevented from breaking down. Further, since the longitudinal direction of the trench is not perpendicular to the longitudinal direction of the p-type deep layer, device properties are not affected by poor alignment between the masks used to form the trench and the p-type deep layer.

Weiter wurde vorgeschlagen, dass eine Stromstreuschicht vom n-Typ zwischen der Schicht vom n--Typ und der Grundschicht vom p-Typ gebildet wird, um die EIN-Widerstand weiter zu verringern. Die Stromstreuschicht vom n-Typ ermöglicht, dass ein elektrischer Strom, der durch den Kanalbereich hindurchläuft, weit gestreut wird, so dass der elektrische Strom durch die Driftschicht vom n--Typ fließen kann. Auf diese Weise wird der EIN-Widerstand weiter verringert. In einer solchen Struktur, bei der der Grundbereich vom p-Typ und die Tiefschicht vom p-Typ durch die Stromstreuschicht vom n-Typ getrennt sind, kann der Effekt der Reduzierung der elektrischen Feldkonzentration aufgrund der Tatsache, dass die Tiefschicht vom p-Typ nicht an einem Sourcepotenzial fixiert ist, geschwächt werden. Es wurde daher vorgeschlagen, dass die Schicht vom p-Typ durch Ausführen von lonenimplantierung von Fremdatomen (Fremdionen) vom p-Typ in die Oberfläche einer Stromstreuschicht vom n-Typ nach Bildung der Stromstreuschicht vom n-Typ gebildet wird.Further, it has been proposed that an n-type current scattering layer is formed between the n - -type layer and the p-type base layer in order to further reduce the ON resistance. The n-type current scattering layer allows an electric current that passes through the channel region to be widely scattered, so that the electric current can flow through the n - -type drift layer. In this way, the ON resistance is further reduced. In such a structure that the p-type base region and the p-type deep layer are separated by the n-type current scattering layer, the effect of reducing the electric field concentration due to the fact that the p-type deep layer cannot is fixed to a source potential, are weakened. It has therefore been proposed that the p-type layer is formed by performing ion implantation of p-type impurity atoms (foreign ions) into the surface of an n-type current scattering layer after the n-type current scattering layer is formed.

Jedoch wird in dem Fall, dass die Schicht vom p-Typ durch lonenimplantierung von Fremdatomen (Fremdionen) vom p-Typ in die Oberfläche der Stromstreuschicht vom n-Typ nach Bildung der Stromstreuschicht vom n-Typ gebildet wird, die Tiefe der Tiefschicht vom p-Typ gering. Dementsprechend wird der Unterschied in der Tiefe zwischen der Bodenwand der Tiefschicht vom p-Typ und der Bodenwand des Grabens klein, so dass der Effekt der Reduzierung der elektrischen Feldkonzentration verringert werden kann. Da es ferner schwierig ist, die Tiefe des Grabens zu steuern, besteht die Möglichkeit, dass die Tiefe des Grabens größer wird als die Tiefe der Tiefschicht vom p-Typ. Da die Tiefe der Tiefschicht vom p-Typ von der Energie der lonenimplantierung abhängt, kann die Tiefe der Tiefschicht vom p-Typ verstärkt werden durch Ausführung der lonenimplantierung bei hoher Energie. Jedoch ist eine enorme Energiemenge nötig, um die Tiefschicht vom p-Typ mit der gewünschten Tiefe in einem festen Material wie SiC zu bilden. Deshalb besteht ein Bedarf zur Herstellung eines lonenimplantierungsapparats, der die lonenimplantierung durch Verwendung einer enormen Energiemenge ausführen kann. Da jedoch ein solcher lonenimplantierungsapparat teuer ist, ist eine andere Vorgehensweise notwendig.However, in the case that the p-type layer is formed by ion implantation of p-type foreign atoms (foreign ions) into the surface of the n-type current scattering layer after the n-type current scattering layer is formed, the depth of the p-type deep layer becomes -Type low. Accordingly, the difference in depth between the bottom wall of the p-type deep layer and the bottom wall of the trench becomes small, so that the effect of reducing the electric field concentration can be reduced. Further, since it is difficult to control the depth of the trench, there is a possibility that the depth of the trench becomes greater than the depth of the p-type deep layer. Since the depth of the p-type deep layer depends on the energy of ion implantation, the depth of the p-type deep layer can be increased by performing the ion implantation at high energy. However, an enormous amount of energy is required to form the p-type deep layer of the desired depth in a solid material such as SiC. Therefore, there is a need to manufacture an ion implantation apparatus which can perform ion implantation by using an enormous amount of energy. However, since such an ion implantation apparatus is expensive, a different approach is necessary.

In der DE 698 28 588 T2 wird eine SiC-Halbleitervorrichtung beschrieben, bei der eine zusätzliche p-leitende Schicht am Grabenboden ausgebildet ist. Ferner ist ein Hochleistungs-Graben-MOSFET-Transistor in der DE 195 30 109 A1 offenbart und werden in der EP 14 60 681 B1 SiC-Halbleitervorrichtungen und Verfahren zu deren Herstellung beschrieben.In the DE 698 28 588 T2 describes a SiC semiconductor device in which an additional p-conductive layer is formed on the trench bottom. A high performance trench MOSFET transistor is also included DE 195 30 109 A1 revealed and will be in the EP 14 60 681 B1 SiC semiconductor devices and methods for their manufacture are described.

Bei dieser Sachlage ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer SiC-Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine Struktur zur Verringerung der elektrischen Feldkonzentration in einer in einem Graben gebildeten Gateoxidschicht besitzt. Bei dieser Struktur ist eine Grundschicht mit einer Tiefschicht verbunden. Das Verfahren stellt sicher, dass die Tiefschicht tiefer ist als der Graben.Given this situation, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a SiC semiconductor device which has a structure for reducing the electric field concentration in a gate oxide layer formed in a trench. In this structure, a base layer is connected to a deep layer. The process ensures that the deep layer is deeper than the trench.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung mit einem Accumulations-Mode-MOSFET (MOSFET der Sammlungsart), bei dem ein Accumulations-Mode-Kanal (Kanal der Sammlungsart), der in einer Kanalschicht durch Steuerung der Anwendungsspannung auf eine Gateelektrode gebildet wird, so gesteuert wird, dass ein elektrischer Strom zwischen einer Sourceelektrode und einer Drainelektrode durch einen Sourcebereich und eine Driftschicht fließt, die Herstellung eines Substrats und die Bildung einer Driftschicht auf dem Substrat. Die Driftschicht ist aus Siliciumcarbid hergestellt und hat den ersten Leitfähigkeitstyp. Die Konzentration an Fremdatomen (Fremdionen) der Driftschicht ist niedriger als die Konzentration an Fremdatomen (Fremdionen) des Substrats. Das Verfahren umfasst ferner die Anbringung einer Maske auf einer Oberfläche der Driftschicht und dann die Durchführung von lonenimplantierung unter Verwendung der Maske zur Bildung einer niedrigeren Schicht einer Tiefschicht, die sich in eine Richtung erstreckt. Die Tiefschicht hat den ersten Leitfähigkeitstyp. Das Verfahren umfasst ferner die Bildung einer Stromstreuschicht auf der Driftschicht. Die Stromstreuschicht hat den ersten Leitfähigkeitstyp, und die Konzentration an Fremdatomen (Fremdionen) der Stromstreuschicht ist höher als die Konzentration an Fremdatomen (Fremdionen) der Driftschicht. Das Verfahren umfasst ferner die Anbringung einer anderen Maske auf einer Oberfläche der Stromstreuschicht und dann die Durchführung von lonenimplantierung unter Verwendung der anderen Maske zur Bildung einer oberen Schicht der Tiefschicht in einer Stellung, die der unteren Schicht auf solche Weise entspricht, dass die obere Schicht und die untere Schicht miteinander verbunden sind. Das Verfahren umfasst ferner die Bildung eines Grundbereichs auf den Oberflächen der Stromstreuschicht und der Tiefschicht. Der Grundbereich ist aus Siliciumcarbid hergestellt und hat den zweiten Leitfähigkeitstyp.According to one aspect of the present invention, a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device having an accumulation mode MOSFET (MOSFET of the collection type), in which an accumulation mode channel (channel of the collection type) in a channel layer by controlling the application voltage on a gate electrode is controlled so that an electric current flows between a source electrode and a drain electrode through a source region and a drift layer, the formation of a substrate, and the formation of a drift layer on the substrate. The drift layer is made of silicon carbide and has the first conductivity type. The concentration of foreign atoms (foreign ions) of the drift layer is lower than the concentration of foreign atoms (foreign ions) of the substrate. The method further includes attaching a mask to a surface of the drift layer and then performing ion implantation using the mask to form a lower layer of a deep layer that extends in one direction. The deep layer has the first conductivity type. The method further includes forming a current scattering layer on the drift layer. The current scattering layer has the first conductivity type, and the concentration of foreign atoms (foreign ions) of the current scattering layer is higher than the concentration of foreign atoms (foreign ions) of the drift layer. The method further includes attaching another mask to a surface of the current scattering layer and then performing ion implantation using the other mask to form an upper layer of the deep layer in a position corresponding to the lower layer in such a way that the upper layer and the lower layer are interconnected. The method further includes forming a base area on the surfaces of the Current scattering layer and the deep layer. The base area is made of silicon carbide and has the second conductivity type.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung mit einem MOSFET der Inversionsart, bei dem ein Kanal der Inversionsart, der in einem Oberflächenteil eines Grundbereichs, der an einer Seitenwand eines Grabens angeordnet ist, durch Steuerung einer Anwendungsspannung auf eine Gateelektrode gebildet ist, so gesteuert wird, dass ein elektrischer Strom zwischen einer Sourceelektrode und einer Drainelektrode durch einen Sourcebereich und eine Driftschicht fließt, die Herstellung eines Substrats und die Bildung der Driftschicht auf dem Substrat. Die Driftschicht ist aus Siliciumcarbid hergestellt und hat den ersten Leitfähigkeitstyp. Die Konzentration an Fremdatomen (Fremdionen) der Driftschicht ist niedriger als die Konzentration an Fremdatomen (Fremdionen) des Substrats. Das Verfahren umfasst ferner die Anbringung einer Maske auf einer Oberfläche der Driftschicht und dann die Durchführung von lonenimplantierung unter Verwendung der Maske zur Bildung einer unteren Schicht einer Tiefschicht, die sich in eine Richtung erstreckt. Die Tiefschicht hat den ersten Leitfähigkeitstyp. Das Verfahren umfasst weiterhin die Bildung einer Stromstreuschicht auf der Driftschicht. Die Stromstreuschicht hat den ersten Leitfähigkeitstyp, und die Konzentration an Fremdatomen (Fremdionen) der Stromstreuschicht ist höher als die Konzentration an Fremdatomen (Fremdionen) der Driftschicht. Das Verfahren umfasst ferner die Anbringung einer anderen Maske auf einer Oberfläche der Stromstreuschicht und dann die Durchführung der lonenimplantierung unter Verwendung der anderen Maske zur Bildung einer oberen Schicht der Tiefschicht in einer Stellung, die der unteren Schicht auf solche Weise entspricht, dass die obere Schicht und die untere Schicht miteinander verbunden sind. Das Verfahren umfasst ferner die Bildung eines Grundbereichs auf den Oberflächen der Stromstreuschicht und der Tiefschicht. Der Grundbereich ist aus Siliciumcarbid hergestellt und hat den zweiten Leitfähigkeitstyp.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device having a MOSFET of the inversion type, in which a channel of the inversion type, which is in a surface part of a base area arranged on a sidewall of a trench, by controlling an application voltage a gate electrode is formed, is controlled so that an electric current flows between a source electrode and a drain electrode through a source region and a drift layer, the formation of a substrate, and the formation of the drift layer on the substrate. The drift layer is made of silicon carbide and has the first conductivity type. The concentration of foreign atoms (foreign ions) of the drift layer is lower than the concentration of foreign atoms (foreign ions) of the substrate. The method further includes attaching a mask to a surface of the drift layer and then performing ion implantation using the mask to form a lower layer of a deep layer that extends in one direction. The deep layer has the first conductivity type. The method further includes forming a current scattering layer on the drift layer. The current scattering layer has the first conductivity type, and the concentration of foreign atoms (foreign ions) of the current scattering layer is higher than the concentration of foreign atoms (foreign ions) of the drift layer. The method further includes attaching another mask to a surface of the current scattering layer and then performing ion implantation using the other mask to form an upper layer of the deep layer in a position corresponding to the lower layer in such a way that the upper layer and the lower layer are interconnected. The method further includes forming a basal area on the surfaces of the current scattering layer and the deep layer. The base area is made of silicon carbide and has the second conductivity type.

Die oben genannten sowie weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher, die mit Nachprüfung durch die anliegenden Figuren gemacht wird. In den Figuren bedeuten:

  • 1 ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht eines Grabengate-MOSFET der Sammlungsart gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2A ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht entlang der Linie IIA-IIA in 1 darstellt, 2B ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht entlang der Linie IIB-IIB in 1 darstellt, 2C ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht entlang der Linie IIC-IIC in 1 darstellt, und 2D ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht entlang der Linie IID-IID in 1 darstellt;
  • 3A und 3B Diagramme, die ein Verfahren zur Herstellung des MOSFET der 1 verdeutlichen;
  • 4A und 4B Diagramme, die ein Verfahren verdeutlichen, das auf das Verfahren der 3A und 3B folgt;
  • 5A und 5B Diagramme, die ein Verfahren verdeutlichen, das auf das Verfahren gemäß 4A und 4B folgt;
  • 6A und 6B Diagramme, die ein Verfahren verdeutlichen, das auf das Verfahren gemäß 5A und 5B folgt;
  • 7A und 7B Diagramme, die ein Verfahren verdeutlichen, das auf das Verfahren gemäß 6A und 6B folgt;
  • 8A und 8B Diagramme, die ein Verfahren verdeutlichen, das auf das Verfahren gemäß 7A und 7B folgt;
  • 9A und 9B Diagramme, die ein Verfahren verdeutlichen, das auf das Verfahren gemäß 8A und 8B folgt;
  • 10A und 10B Diagramme, die ein Verfahren verdeutlichen, das auf das Verfahren gemäß 9A und 9B folgt;
  • 11 ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht eines Grabengate-MOSFET der Sammlungsart gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 12 ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht eines Grabengate-MOSFET der Sammlungsart gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 13 ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht eines Grabengate-MOSFET der Inversionsart gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
The above and other features, properties, and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description, which is made upon review by the accompanying figures. In the figures:
  • 1 Fig. 13 is a diagram showing a cross-sectional view of a collection type trench gate MOSFET according to the first embodiment of the present invention;
  • 2A FIG. 13 is a diagram showing a cross-sectional view taken along line IIA-IIA in FIG 1 represents 2 B FIG. 13 is a diagram showing a cross-sectional view taken along line IIB-IIB in FIG 1 represents 2C FIG. 13 is a diagram showing a cross-sectional view taken along line IIC-IIC in FIG 1 represents, and 2D FIG. 13 is a diagram showing a cross-sectional view taken along line IID-IID in FIG 1 represents;
  • 3A and 3B Diagrams showing a method of making the MOSFET's 1 clarify;
  • 4A and 4B Diagrams showing a procedure that is based on the procedure of the 3A and 3B follows;
  • 5A and 5B Diagrams illustrating a method that is based on the method according to 4A and 4B follows;
  • 6A and 6B Diagrams illustrating a method that is based on the method according to 5A and 5B follows;
  • 7A and 7B Diagrams illustrating a method that is based on the method according to 6A and 6B follows;
  • 8A and 8B Diagrams illustrating a method that is based on the method according to 7A and 7B follows;
  • 9A and 9B Diagrams illustrating a method that is based on the method according to 8A and 8B follows;
  • 10A and 10B Diagrams illustrating a method that is based on the method according to 9A and 9B follows;
  • 11 Figure 13 is a diagram illustrating a cross-sectional view of a trench gate MOSFET of the collection type according to a second embodiment of the present invention;
  • 12 Fig. 13 is a diagram illustrating a cross-sectional view of a collection type trench gate MOSFET according to a third embodiment of the present invention; and
  • 13th FIG. 12 is a diagram illustrating a cross-sectional view of an inversion type trench gate MOSFET according to a fourth embodiment of the present invention.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die Figuren beschrieben.Embodiments of the present invention are described below with reference to the figures.

(Erste Ausführungsform)(First embodiment)

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. Hier wird ein Grabengate-MOSFET der Sammlungsart als ein Element beschrieben, das mit einer SiC-Halbleitervorrichtung versehen ist.A first embodiment of the present invention will be described. Here, a trench gate MOSFET of the collection type is described as an element provided with a SiC semiconductor device.

1 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines Grabengate-MOSFET gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Figur entspricht einer Zelle des MOSFET. Zwar stellt diese Figur eine Zelle des MOSFET dar, jedoch sind mehrere MOSFETs jeweils mit derselben Struktur wie der in 1 gezeigte MOSFET benachbart zueinander angeordnet. 2A-2D sind Diagramme, die Querschnittsansichten des MOSFET der 1 darstellen. 2A ist die Querschnittsansicht entlang der Linie IIA-IIA parallel zur xz-Ebene der 1. 2B ist die Querschnittsansicht entlang der Linie IIB-IIB parallel zur xz-Ebene der 1. 2C ist die Querschnittsansicht entlang der Linie IIC-IIC parallel zur yz-Ebene der 1. 2D ist die Querschnittsansicht entlang der Linie IID-IID parallel zur yz-Ebene der 1. 1 Figure 13 is a cross-sectional perspective view of a trench gate MOSFET in accordance with the present invention. This figure corresponds to a cell of the MOSFET. Although this figure shows one cell of the MOSFET, multiple MOSFETs are each having the same structure as that in FIG 1 MOSFET shown arranged adjacent to one another. 2A-2D are diagrams showing cross-sectional views of the MOSFET of FIG 1 represent. 2A FIG. 11 is the cross-sectional view along the line IIA-IIA parallel to the xz plane of FIG 1 . 2 B FIG. 11 is the cross-sectional view along the line IIB-IIB parallel to the xz plane of FIG 1 . 2C FIG. 13 is the cross-sectional view along the line IIC-IIC parallel to the yz plane of FIG 1 . 2D FIG. 11 is the cross-sectional view along the line IID-IID parallel to the yz plane of FIG 1 .

Der in 1 und den 2A-2D dargestellte MOSFET verwendet ein Substrat 1 vom n+-Typ aus SiC als Halbleitersubstrat. Zum Beispiel hat das Substrat 1 vom n+-Typ die Dicke von etwa 300 µm und ist mit einem Fremdatom (Fremdion) vom n-Typ, wie z. B. Phosphor, in einer Konzentration von etwa 1,0 × 1019/cm3 dotiert. Eine Driftschicht 2 vom n--Typ aus SiC ist auf einer Oberfläche des Substrats 1 vom n+-Typ gebildet. Zum Beispiel hat die Driftschicht 2 vom n--Typ eine Dicke von etwa 10 µm bis etwa 15 µm und ist mit einem Fremdatom (Fremdion) vom n-Typ, wie z. B. Phosphor, in einer Konzentration von etwa 3,0 × 1015/cm3 bis etwa 7,0 × 1015/cm3 dotiert. Die Konzentration an Fremdatomen (Fremdionen) der Driftschicht 2 vom n--Typ kann in Richtung ihrer Dicke unverändert gehalten werden. Vorzugsweise ist die Konzentration an Fremdatomen (Fremdionen) der Driftschicht 2 vom n--Typ in Richtung ihrer Dicke so verteilt, dass die Konzentration an Fremdatomen (Fremdionen) an der Seite nahe zum Substrat 1 vom n+-Typ höher ist als an der Seite, die vom Substrat 1 vom n+-Typ entfernt ist. Zum Beispiel kann die Konzentration an Fremdatomen (Fremdionen) eines 3 µm bis 5 µm-Teils der Driftschicht 2 vom n--Typ von der Oberfläche des Substrats 1 vom n+-Typ etwa 2,0 × 1015/cm3 höher sein als diejenige irgendeines anderen Teils der Driftschicht 2 vom n--Typ. Bei einer solchen Vorgehensweise ist der innere Widerstand der Driftschicht 2 vom n--Typ verringert, so dass der EIN-Widerstand verringert werden kann.The in 1 and the 2A-2D MOSFET shown uses a substrate 1 of the n + type made of SiC as a semiconductor substrate. For example, the substrate has 1 from the n + -type the thickness of about 300 microns and is with an impurity (foreign ion) of the n-type, such as. B. phosphorus, doped in a concentration of about 1.0 × 10 19 / cm 3 . A drift layer 2 n - type of SiC is on a surface of the substrate 1 formed of the n + type. For example, the drift layer has 2 of the n - -type a thickness of about 10 microns to about 15 microns and is with an impurity (foreign ion) of the n-type, such as. B. phosphorus, doped in a concentration of about 3.0 × 10 15 / cm 3 to about 7.0 × 10 15 / cm 3 . The concentration of foreign atoms (foreign ions) in the drift layer 2 of the n - type can be kept unchanged in the direction of its thickness. The concentration of foreign atoms (foreign ions) is preferably in the drift layer 2 of n - -type distributed in the direction of their thickness so that the concentration of foreign atoms (foreign ions) on the side close to the substrate 1 of the n + type is higher than on the side facing the substrate 1 is removed from the n + type. For example, the concentration of foreign atoms (foreign ions) of 3 µm to 5 µm part of the drift layer 2 of the n - type from the surface of the substrate 1 of the n + type may be about 2.0 × 10 15 / cm 3 higher than that of any other part of the drift layer 2 of the n - type. In such an approach, the internal resistance is the drift layer 2 n - -type is decreased so that the ON resistance can be decreased.

In einem Oberflächenbereich der Driftschicht 2 vom n--Typ wird ein Grundbereich 3 vom p-Typ durch eine Stromstreuschicht 30 vom n-Typ gebildet, die später beschrieben wird. Ein Sourcebereich 4 vom n+-Typ und eine Körperschicht 5 vom p+-Typ werden auf dem Grundbereich 3 vom p-Typ gebildet.In a surface area of the drift layer 2 of the n - type becomes a base area 3 p-type by a current scattering layer 30th of n-type, which will be described later. A source area 4th of the n + type and a body layer 5 of the p + -type are on the ground area 3 formed of the p-type.

Zum Beispiel hat der Grundbereich 3 vom p-Typ eine Dicke von etwa 2,0 µm und ist mit einem Fremdatom (Fremdion) vom p-Typ, wie z. B. Bor oder Aluminium, in einer Konzentration von etwa 5,0 × 1016/cm3 bis etwa 2,0 × 1019/cm3 dotiert. Zum Beispiel hat der Sourcebereich 4 vom n+-Typ eine Dicke von etwa 0,3 µm und ist mit einem Fremdatom (Fremdion) vom n-Typ, wie z. B. Phosphor, in einer Konzentration (Oberflächenkonzentration) von etwa 1,0 × 1021/cm3 in seinem Oberflächenbereich dotiert. Zum Beispiel hat die Körperschicht 5 vom p+-Typ eine Dicke von etwa 0,3 µm und ist mit einem Fremdatom (Fremdion) vom p-Typ, wie z. B. Bor oder Aluminium, in einer Konzentration (Oberflächenkonzentration) von etwa 1,0 × 1021/cm3 in ihrem Oberflächenbereich dotiert. Der Sourcebereich 4 vom n+-Typ ist auf jeder Seite einer Grabengatestruktur, die später beschrieben wird, gebildet. Die Körperschicht 5 vom p+-Typ ist auf der gegenüberliegenden Seite der Grabengatestruktur über dem Sourcebereich 4 vom n+-Typ gebildet.For example, the basic area has 3 p-type has a thickness of about 2.0 µm and is coated with a p-type impurity (foreign ion) such as. B. boron or aluminum, doped in a concentration of about 5.0 × 10 16 / cm 3 to about 2.0 × 10 19 / cm 3 . For example, the source area has 4th from the n + -type a thickness of about 0.3 microns and is with an impurity (foreign ion) of the n-type, such as. B. phosphorus, doped in a concentration (surface concentration) of about 1.0 × 10 21 / cm 3 in its surface area. For example, the body layer has 5 from the p + -type a thickness of about 0.3 microns and is with a foreign atom (foreign ion) of the p-type, such as. B. boron or aluminum, doped in a concentration (surface concentration) of about 1.0 × 10 21 / cm 3 in their surface area. The source area 4th n + type is formed on each side of a trench gate structure which will be described later. The body layer 5 p + type is on the opposite side of the trench gate structure above the source region 4th formed of the n + type.

Ein Graben 6 ist so gebildet, dass er die Driftschicht 2 vom n--Typ erreicht, indem der Grundbereich 3 vom p-Typ, der Sourcebereich 4 vom n+-Typ und die Stromstreuschicht 30 vom n-Typ, die später beschrieben wird, durchstoßen wird. Zum Beispiel hat der Graben 6 eine Breite von 1,4 µm bis 2,0 µm und eine Tiefe von mehr als 2,0 µm (z. B. 2,4 µm). Der Grundbereich 3 vom p-Typ und der Sourcebereich 4 vom n+-Typ sind so angeordnet, dass sie in Kontakt mit einer Seitenwand des Grabens 6 sind. Ferner wird eine Kanalschicht 7 vom n-Typ an einer inneren Oberfläche des Grabens 6 gebildet. Zum Beispiel ist die Kanalschicht 7 vom n-Typ mit einem Fremdatom (Fremdion) vom n-Typ, wie z. B. Phosphor, in einer Konzentration von 1,0 × 1016/cm3 dotiert. Die Schicht 7 vom n-Typ ist geeignet zur Bildung eines Kanalbereichs und hat die Dicke entsprechend einem Typ, der normalerweise aus ist. Zum Beispiel hat die Kanalschicht 7 vom n-Typ eine Dicke von 0,3 µm bis 1,0 µm an der Bodenwand des Grabens 6 und eine Dicke von 0,1 µm bis 0,3 µm an der Seitenwand des Grabens 6.A ditch 6th is formed so that it has the drift layer 2 of the n - type achieved by the basic range 3 p-type, the source region 4th of the n + type and the current scattering layer 30th n-type, which will be described later, is pierced. For example, the ditch 6th a width of 1.4 µm to 2.0 µm and a depth of more than 2.0 µm (e.g. 2.4 µm). The basic area 3 p-type and the source region 4th n + type are arranged to be in contact with a side wall of the trench 6th are. There is also a channel layer 7th n-type on an inner surface of the trench 6th educated. For example is the channel layer 7th n-type with an n-type foreign atom (foreign ion) such as B. phosphorus, doped in a concentration of 1.0 × 10 16 / cm 3 . The layer 7th n-type is suitable for forming a channel region and has the thickness corresponding to a type that is normally off. For example, the channel layer has 7th of the n-type, a thickness of 0.3 µm to 1.0 µm at the bottom wall of the trench 6th and a thickness of 0.1 µm to 0.3 µm on the side wall of the trench 6th .

Ferner ist eine Oberfläche der Kanalschicht 7 vom n-Typ mit einer Gateoxidschicht 8 bedeckt. Der Graben 6 ist mit einer Gateelektrode 9 gefüllt, die aus dotiertem Polysilicium hergestellt ist, das auf einer Oberfläche der Gateoxidschicht 8 gebildet ist. Die Gateoxidschicht 8 wird gebildet, indem man die Oberfläche der Kanalschicht 7 vom n-Typ thermisch oxidiert, und hat eine Dicke von etwa 10 nm sowohl an der Bodenwand als auch der Seitenwand des Grabens 6.Further is a surface of the channel layer 7th n-type with a gate oxide layer 8th covered. The ditch 6th is with a gate electrode 9 filled made of doped polysilicon deposited on a surface of the gate oxide layer 8th is formed. The gate oxide layer 8th is formed by touching the surface of the channel layer 7th n-type thermally oxidized, and has a thickness of about 10 nm on both the bottom wall and the side wall of the trench 6th .

Auf diese Weise wird die Grabengatestruktur gebildet. Diese Grabengatestruktur erstreckt sich in y-Richtung der 1. Das heißt, die Längsrichtung der Grabengatestruktur ist die y-Richtung von 1. Mehrere Grabengatestrukturen sind parallel zueinander in x-Richtung der 1 angeordnet. Weiterhin erstrecken sich sowohl der Sourcebereich 4 vom n+-Typ als auch die Körperschicht 5 vom p+-Typ in Längsrichtung der Grabengatestruktur.The trench gate structure is formed in this way. This trench gate structure extends in the y direction of 1 . That is, the longitudinal direction of the trench gate structure is the y-direction of 1 . Several trench gate structures are parallel to one another in the x direction 1 arranged. Furthermore, both the source area extend 4th of the n + type as well as the body layer 5 of the p + type in the longitudinal direction of the trench gate structure.

Die Stromstreuschicht 30 vom n-Typ ist zwischen der Driftschicht 2 vom n--Typ und der Grundschicht 3 vom p-Typ angeordnet und in Kontakt mit der Kanalschicht 7 vom n-Typ. Zum Beispiel ist die Stromstreuschicht 30 vom n-Typ mit einem Fremdatom (Fremdion) vom n-Typ, wie z. B. Phosphor, in einer Konzentration von 2,0 × 1015/cm3 bis 1,0 × 1017/cm3 dotiert. Die Konzentration an Fremdatomen (Fremdionen) der Stromstreuschicht 30 vom n-Typ ist höher als diejenige der Driftschicht 2 vom n--Typ und vorzugsweise höher als diejenige der Kanalschicht 7 vom n-Typ. Die Tiefe der Stromstreuschicht 30 vom n-Typ ist nicht auf einen bestimmten Wert begrenzt. In dieser Ausführungsform hat die Stromstreuschicht 30 vom n-Typ eine Tiefe, die erlaubt, dass der Graben 6 die Stromstreuschicht 30 vom n-Typ durchdringt. Zum Beispiel kann die Tiefe der Stromstreuschicht 30 vom n-Typ auf etwa 0,3 µm eingestellt werden.The current scattering layer 30th n-type is between the drift layer 2 of the n - type and the base layer 3 p-type arranged and in contact with the channel layer 7th of the n-type. For example is the current scattering layer 30th n-type with an n-type foreign atom (foreign ion) such as B. phosphorus, doped in a concentration of 2.0 × 10 15 / cm 3 to 1.0 × 10 17 / cm 3 . The concentration of foreign atoms (foreign ions) in the current scattering layer 30th n-type is higher than that of the drift layer 2 of the n - type and preferably higher than that of the channel layer 7th of the n-type. The depth of the current scattering layer 30th n-type is not limited to any particular value. In this embodiment, the current scattering layer has 30th n-type a depth that allows the trench 6th the current scattering layer 30th of the n-type penetrates. For example, the depth of the current scattering layer 30th n-type can be set to about 0.3 µm.

Ferner ist eine Tiefschicht 10 vom p-Typ unter dem Grundbereich 3 vom p-Typ gebildet. Die Tiefschicht 10 vom p-Typ erreicht eine vorbestimmte Tiefe, indem sie die Stromstreuschicht 30 vom n-Typ durchdringt. Die Tiefschicht 10 vom p-Typ erstreckt sich in eine Richtung (x-Richtung in 1) senkrecht zu einem Teil der Seitenwand des Grabens 6. Ein Kanalbereich ist in dem Teil der Seitenwand des Grabens 6 gebildet. Das heißt, die Tiefschicht 10 vom p-Typ erstreckt sich in eine Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Grabens 6.There is also a deep layer 10 p-type below the base area 3 formed of the p-type. The deep layer 10 p-type reaches a predetermined depth by removing the current scattering layer 30th of the n-type penetrates. The deep layer 10 p-type extends in one direction (x-direction in 1 ) perpendicular to part of the side wall of the trench 6th . A channel area is in the part of the side wall of the trench 6th educated. That is, the deep layer 10 p-type extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the trench 6th .

Die Tiefschicht 10 vom p-Typ umfasst eine untere Schicht 10a, die in der Driftschicht 2 vom n--Typ gebildet ist, und eine obere Schicht 10b, die in der Stromstreuschicht 30 vom n-Typ gebildet ist. Die Tiefschicht 10 vom p-Typ erstreckt sich tiefer als die Bodenwand des Grabens 6. Das heißt, die Tiefschicht 10 vom p-Typ erstreckt sich tiefer als der Boden der Kanalschicht 7 vom n-Typ. Zum Beispiel ist die Tiefe der Tiefschicht 10 vom p-Typ von der Oberfläche der Driftschicht 2 vom n--Typ im Bereich von etwa 2,6 µm bis etwa 3,0 µm, und die Tiefe der Tiefschicht 10 vom p-Typ vom Boden des Grundbereichs 3 vom p-Typ ist im Bereich von etwa 0,9 µm bis etwa 1,3 µm. Die Breite (d. h. Abmessung in der y-Richtung von 1) der Tiefschicht 10 vom p-Typ ist im Bereich von 0,6 µm bis 1,0 µm. Zum Beispiel ist die Tiefschicht 10 vom p-Typ mit einem Fremdatom (Fremdion) vom p-Typ, wie z. B. Bor oder Aluminium, in einer Konzentration von 1,0 × 1017/cm3 bis 1,0 × 1019/cm3 dotiert. Mehrere Tiefschichten 10 vom p-Typ sind parallel zueinander in Längsrichtung der Grabengatestruktur angeordnet. Zum Beispiel ist der Trennabstand zwischen benachbarten Tiefschichten 10 vom p-Typ im Bereich von 2 µm bis 3 µm.The deep layer 10 p-type includes a lower layer 10a that are in the drift layer 2 of the n - type, and an upper layer 10b that are in the current scattering layer 30th is formed of the n-type. The deep layer 10 p-type extends deeper than the bottom wall of the trench 6th . That is, the deep layer 10 p-type extends deeper than the bottom of the channel layer 7th of the n-type. For example is the depth of the deep layer 10 p-type from the surface of the drift layer 2 of the n - type in the range from about 2.6 µm to about 3.0 µm, and the depth of the deep layer 10 p-type from the bottom of the ground area 3 p-type is in the range from about 0.9 µm to about 1.3 µm. The width (i.e., dimension in the y direction of 1 ) the deep layer 10 p-type is in the range of 0.6 µm to 1.0 µm. For example is the deep layer 10 p-type with an impurity (foreign ion) of p-type such as B. boron or aluminum, doped in a concentration of 1.0 × 10 17 / cm 3 to 1.0 × 10 19 / cm 3 . Several deep layers 10 p-type are arranged parallel to each other in the longitudinal direction of the trench gate structure. For example is the separation distance between adjacent deep layers 10 p-type in the range of 2 µm to 3 µm.

Eine Sourceelektrode 11 und ein (nicht dargestellter) Gatedraht werden auf den Oberflächen des Sourcebereichs 4 vom n+-Typ, der Körperschicht 5 vom p+-Typ und der Gateelektrode 9 gebildet. Die Sourceelektrode 11 und der Gatedraht werden aus einer Mehrzahl von Metallmaterialien (z. B. Ni/AI) gebildet. Die Sourceelektrode 11 und der Gatedraht können in leitendem Kontakt mit einem SiC vom n-Typ sein (speziell dem Sourcebereich 4 vom n+-Typ und der Gateelektrode 9, die n-dotiert ist). Die Sourceelektrode 11 und der Gatedraht können in leitendem Kontakt mit einem SiC vom p-Typ sein (speziell der Körperschicht 5 vom p+-Typ und der Gateelektrode 9, die p-dotiert ist). Die Sourceelektrode 11 und der Gatedraht werden auf einem Zwischenschicht-Isolationsfilm 12 zur elektrischen Isolierung gebildet. Die Sourceelektrode 11 ist in elektrischem Kontakt mit dem Sourcebereich 4 vom n+-Typ und der Körperschicht 5 vom p+-Typ durch ein Kontaktloch, das in dem Zwischenschicht-Isolationsfilm 12 gebildet ist. Der Gatedraht ist durch das Kontaktloch mit der Gatelektrode 9 in elektrischem Kontakt.A source electrode 11 and a gate wire (not shown) are placed on the surfaces of the source region 4th of the n + type, the body layer 5 of the p + type and the gate electrode 9 educated. The source electrode 11 and the gate wire are formed from a plurality of metal materials (e.g., Ni / Al). The source electrode 11 and the gate wire may be in conductive contact with an n-type SiC (especially the source region 4th of the n + type and the gate electrode 9 , which is n-doped). The source electrode 11 and the gate wire may be in conductive contact with a p-type SiC (specifically the body layer 5 of the p + type and the gate electrode 9 , which is p-doped). The source electrode 11 and the gate wire are placed on an interlayer insulating film 12 formed for electrical insulation. The source electrode 11 is in electrical contact with the source region 4th of the n + type and the body layer 5 p + type through a contact hole formed in the interlayer insulating film 12 is formed. The gate wire is through the contact hole with the gate electrode 9 in electrical contact.

Eine Drainelektrode 13 ist auf der Rückseite des Substrats 1 vom n+-Typ und in elektrischem Kontakt mit dem Substrat 1 vom n+-Typ gebildet. Auf diese Weise wird ein Grabengate-MOSFET der n-Kanal-Sammlungsart gebildet.A drain electrode 13th is on the back of the substrate 1 of the n + type and in electrical contact with the substrate 1 formed of the n + type. In this way, an n-channel collection type trench gate MOSFET is formed.

Der Grabengate-MOSFET der Sammlungsart arbeitet auf folgende Weise:

  • In dem Fall, dass SiC eine hohe Konzentration an Fremdatomen (Fremdionen) von zum Beispiel 1,0 × 1019/cm3 besitzt, hat SiC eine innere Spannung von etwa 3 V, bevor eine Gatespannung an die Gatelektrode 9 angelegt wird. Selbst wenn die Spannung der Sourceelektrode 110V beträgt, wirkt deshalb der Grundbereich 3 vom p-Typ als ein Potenzial von -3 V. Im Ergebnis erstreckt sich eine Sperrschicht von dem Grundbereich 3 vom p-Typ und ein Teil in der Nähe des Grundbereichs 3 vom p-Typ wirkt als Isolator. Selbst wenn eine positive Spannung an die Drainelektrode 13 angelegt wird, wirkt deshalb die Kanalschicht 7 vom n-Typ als Isolator. Im Ergebnis fließt kein elektrischer Strom zwischen der Sourceelektrode 11 und der Drainelektrode 13, da die Elektronen die Kanalschicht 7 vom n-Typ nicht erreichen können.
The collection-type trench gate MOSFET works in the following way:
  • In the case that SiC has a high concentration of foreign atoms (foreign ions) of, for example, 1.0 × 10 19 / cm 3 , SiC has an internal voltage of about 3 V before a gate voltage is applied to the gate electrode 9 is created. Therefore, even if the voltage of the source electrode is 110V, the basic area works 3 p-type as a potential of -3 V. As a result, a barrier layer extends from the ground area 3 p-type and a part near the ground area 3 p-type acts as an insulator. Even if a positive voltage is applied to the drain electrode 13th is applied, the channel layer therefore acts 7th n-type as an insulator. As a result, no electric current flows between the source electrode 11 and the drain electrode 13th because the electrons enter the channel layer 7th of the n-type cannot achieve.

Im AUS-Zustand (Gatespannung = 0 V, Drainspannung = 650 V, Sourcespannung = 0 V) erstreckt sich, selbst wenn eine Spannung an die Drainelektrode 13 angelegt wird, eine Sperrschicht von zwischen dem Grundbereich 3 vom p-Typ und der Driftschicht 2 vom n--Typ (einschließlich der Kanalschicht 7 vom n-Typ) aufgrund einer Sperr-Vorspannung. Da in diesem Fall die Konzentration des Grundbereichs 3 vom p-Typ viel größer ist als diejenige der Driftschicht 2 vom n--Typ, erstreckt sich der größte Teil der Sperrschicht zur Seite der Driftschicht 2 vom n--Typ. Wenn zum Beispiel die Konzentration des Grundbereichs 3 vom p-Typ zehnmal größer ist als diejenige der Driftschicht 2 vom n--Typ bei der vorliegenden Ausführungsform, erstreckt sich die Sperrschicht zur Seite des Grundbereichs 3 vom p-Typ um etwa 0,7 µm und zur Seite der Driftschicht 2 vom n--Typ um etwa 7,0 µm. Da jedoch die Dicke des Grundbereichs 3 vom p-Typ 2,0 µm ist, was mehr ist als die Größe der Ausdehnung der Sperrschicht, kann ein Durchstoßeffekt vermieden werden. Weiterhin ist die Sperrschicht ausgedehnter, als wenn die Drainspannung 0 V ist. Da der Teil, der als Isolator wirkt, sich weiter erstreckt, fließt dementsprechend kein elektrischer Strom zwischen der Sourceelektrode 11 und der Drainelektrode 13.In the OFF state (gate voltage = 0 V, drain voltage = 650 V, source voltage = 0 V) extends even when a voltage is applied to the drain electrode 13th is applied, a barrier layer of between the ground area 3 p-type and the drift layer 2 of the n - type (including the channel layer 7th n-type) due to reverse bias. Because in this case the concentration of the basic area 3 p-type is much larger than that of the drift layer 2 of the n - type, most of the barrier layer extends to the drift layer side 2 of the n - type. If, for example, the concentration of the basic area 3 p-type is ten times larger than that of the drift layer 2 of the n - type in the In the present embodiment, the barrier layer extends to the base area side 3 p-type by about 0.7 µm and to the side of the drift layer 2 of the n - type by about 7.0 µm. However, since the thickness of the base area 3 p-type is 2.0 µm, which is more than the size of the expansion of the barrier layer, a piercing effect can be avoided. Furthermore, the junction is more extensive than when the drain voltage is 0V. Accordingly, since the part that acts as an insulator extends further, no electric current flows between the source electrode 11 and the drain electrode 13th .

Da weiterhin die Gatespannung 0 V ist, wird ein elektrisches Feld zwischen dem Drain und dem Gate erzeugt. Daher ist es möglich, dass eine elektrische Feldkonzentration am Boden der Gateoxidschicht 8 auftreten kann. Da jedoch die Tiefschicht 10 vom p-Typ sich tiefer erstreckt als der Graben 6, erstreckt sich die Sperrschicht in hohem Maße zur Seite der Driftschicht 2 vom n--Typ am PN-Zonenübergang zwischen der Tiefschicht 10 vom p-Typ und der Driftschicht 2 vom n--Typ. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass eine hohe Spannung aufgrund der Drainspannung an die Gateoxidschicht 8 angelegt wird. Insbesondere kann das Ausmaß der Erstreckung der Sperrschicht zur Seite der Driftschicht 2 vom n--Typ dadurch erhöht werden, dass man die Konzentration an Fremdatomen (Fremdionen) der Tiefschicht 10 vom p-Typ höher macht als diejenige des Grundbereichs 3 vom p-Typ. Dadurch kann die elektrische Feldkonzentration in der Gateoxidschicht 8 verringert werden, besonders an der Bodenwand des Grabens 6, so dass ein Durchschlagen der Gateoxidschicht 8 verhindert werden kann.Furthermore, since the gate voltage is 0 V, an electric field is generated between the drain and the gate. Therefore, it is possible that an electric field concentration at the bottom of the gate oxide layer 8th can occur. However, there the deep layer 10 p-type extends deeper than the trench 6th , the barrier layer extends largely to the side of the drift layer 2 of the n - type at the PN zone transition between the deep layer 10 p-type and the drift layer 2 of the n - type. Therefore, it is less likely to have a high voltage due to the drain voltage across the gate oxide layer 8th is created. In particular, the extent to which the barrier layer extends to the side of the drift layer 2 of the n - type can be increased by reducing the concentration of foreign atoms (foreign ions) in the deep layer 10 of the p-type higher than that of the fundamental domain 3 p-type. This can reduce the electric field concentration in the gate oxide layer 8th especially on the bottom wall of the trench 6th so that punching through of the gate oxide layer 8th can be prevented.

Das Ergebnis einer Simulation zeigt an, dass die elektrische Feldstärke in der Gateoxidschicht 8 an der Bodenwand des Grabens 6 2,0 MV/cm ist, wenn eine Spannung von 650 V an die Drainelektrode 13 angelegt wird. Die Gateoxidschicht 8 kann diese elektrische Feldstärke von 2,0 MV/cm aushalten. Selbst wenn deshalb eine Spannung von 650 V an die Drainelektrode 13 angelegt wird, wird die Gateoxidschicht 8 nicht zerstört, so dass eine Durchschlagsspannung von 650 V erreicht werden kann.The result of a simulation indicates that the electric field strength in the gate oxide layer 8th on the bottom wall of the trench 6th 2.0 MV / cm is when a voltage of 650 V is applied to the drain electrode 13th is created. The gate oxide layer 8th can withstand this electric field strength of 2.0 MV / cm. Even if, therefore, a voltage of 650 V is applied to the drain electrode 13th is applied, the gate oxide layer 8th not destroyed, so that a breakdown voltage of 650 V can be achieved.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Tiefschicht 10 vom p-Typ, welche eine Reduzierung des elektrischen Felds bewirkt, in der Stromstreuschicht 30 vom n-Typ gebildet. Weiterhin ist die Tiefschicht 10 vom p-Typ mit dem Grundbereich 3 vom p-Typ verbunden, so dass die Tiefschicht 10 vom p-Typ auf ein Sourcepotenzial fixiert werden kann. Dadurch kann eine Verringerung der Wirkung der Reduzierung des elektrischen Felds verhindert werden. Wenn die Tiefschicht 10 vom p-Typ und der Grundbereich 3 vom p-Typ durch die Tiefschicht 10 vom p-Typ geteilt werden, wird es unmöglich, direkt einen Stoßstrom von der Tiefschicht 10 vom p-Typ zu dem Grundbereich 3 vom p-Typ zu entnehmen. Deshalb besteht die Möglichkeit, dass ein elektrischer Strom durch einen PNP-Zonenübergang, der mit diesen Teilen gebildet ist, fließen kann, und ein großer elektrischer Strom kann aufgrund des PNP-Zonenübergangs, der als ein Transistor wirkt, fließen. Im Ergebnis kann ein Element-Durchschlagen erfolgen. Da jedoch die Tiefschicht 10 vom p-Typ mit dem Grundbereich 3 vom p-Typ verbunden ist, ist es möglich, solch ein Element-Durchschlagen zu verhindern.In the present embodiment, the deep layer 10 of the p-type, which causes a reduction in the electric field, in the current scattering layer 30th formed of the n-type. Furthermore is the deep layer 10 of the p-type with the base region 3 connected by the p-type so that the deep layer 10 p-type can be fixed to a source potential. This can prevent the effect of reducing the electric field from being lowered. When the deep layer 10 p-type and the basic range 3 p-type through the deep layer 10 being shared by the p-type, it becomes impossible to direct a surge current from the deep layer 10 p-type to the ground area 3 from the p-type. Therefore, there is a possibility that an electric current can flow through a PNP junction formed with these parts, and a large electric current can flow due to the PNP junction acting as a transistor. As a result, element strike-through can occur. However, there the deep layer 10 of the p-type with the base region 3 p-type, it is possible to prevent such element breakdown.

Andererseits ist im EIN-Zustand (Gatespannung = 20 V, Drainspannung = 1 V, Sourcespannung = 0 V) eine Spannung von 20 V an die Gateelektrode 9 angelegt, so dass die Kanalschicht 7 vom n-Typ als Kanal der Sammlungsart dienen kann. Daher erreichen Elektronen, die von der Sourceelektrode 11 eingespeist werden, die Driftschicht 2 vom n--Typ, wobei sie den Sourcebereich 4 vom n+-Typ und die Kanalschicht 7 vom n-Typ durchlaufen. Daher fließt ein elektrischer Strom zwischen der Sourceelektrode 11 und der Drainelektrode 13.On the other hand, in the ON state (gate voltage = 20 V, drain voltage = 1 V, source voltage = 0 V), a voltage of 20 V is applied to the gate electrode 9 applied so that the channel layer 7th the n-type can serve as the collection type channel. Therefore, electrons reach from the source electrode 11 are fed in, the drift layer 2 of the n - type, being the source area 4th of the n + type and the channel layer 7th traverse of n-type. Therefore, an electric current flows between the source electrode 11 and the drain electrode 13th .

In diesem Fall ist der EIN-Widerstand 4,9 mΩ·cm2, was 15 % höher ist als der EIN-Widerstand von 4,3 mΩ·cm2 in dem Fall, dass die Tiefschicht 10 vom p-Typ der vorliegenden Ausführungsform nicht gebildet wird. Dies deshalb, weil kein Kanal an der Seitenwand der Grabengatestruktur gebildet wird, wo die Tiefschicht 10 vom p-Typ gebildet ist. Jedoch ist die Erhöhung des EIN-Widerstands nicht groß, und sie kann auch eingestellt werden durch Einstellen der Breite der Tiefschicht 10 vom p-Typ und des Trennabstands zwischen der benachbarten Tiefschicht 10 vom p-Typ. Daher ist die Erhöhung des EIN-Widerstands kein großes Problem.In this case, the ON resistance is 4.9 mΩ · cm 2 , which is 15% higher than the ON resistance of 4.3 mΩ · cm 2 in the case that the deep layer 10 p-type of the present embodiment is not formed. This is because no channel is formed on the sidewall of the trench gate structure where the deep layer 10 is formed of the p-type. However, the increase in ON resistance is not great, and it can also be adjusted by adjusting the width of the deep layer 10 of p-type and the separation distance between the adjacent deep layer 10 p-type. Therefore, increasing the ON resistance is not a big problem.

Als Nächstes wird ein Verfahren der Herstellung des in 1 gezeigten Grabengate-MOSFET beschrieben. 3A-10B sind Querschnittsansichten, die Verfahren zur Herstellung des in 1 gezeigten Grabengate-MOSFET verdeutlichen. Jede 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8A, 9A und 10A ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IIA-IIA parallel zu der xz-Ebene von 1 und entspricht 2A. Jede 3B, 4B, 5B, 6B, 7B, 8B, 9B und 10B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IID-IID parallel zu der yz-Ebene von 1 und entspricht 2D. Das Verfahren wird unten mit Bezug auf diese Figuren beschrieben.Next, a method of manufacturing the in 1 trench gate MOSFET shown. 3A-10B are cross-sectional views illustrating methods of making the in 1 illustrate the trench gate MOSFET shown. Each 3A , 4A , 5A , 6A , 7A , 8A , 9A and 10A FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line IIA-IIA parallel to the xz plane of FIG 1 and corresponds 2A . Each 3B , 4B , 5B , 6B , 7B , 8B , 9B and 10B FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line IID-IID parallel to the yz plane of FIG 1 and corresponds 2D . The method is described below with reference to these figures.

(In den FIGN. 3A und 3B dargestelltes Verfahren)(Procedure shown in FIGS. 3A and 3B)

Als Erstes wird das Substrat 1 vom n+-Typ mit einer Dicke von zum Beispiel etwa 300 µm und dotiert mit einem Fremdatom (Fremdion) vom n-Typ, wie z. B. Phosphor, in einer Konzentration von zum Beispiel 1,0 × 1019/cm3 hergestellt. Nachdem die Drainelektrode 13 auf der Rückseite des Substrats 1 vom n+-Typ gebildet ist, wird die Driftschicht 2 vom n--Typ aus SiC epitaxial auf der Oberfläche des Substrats 1 vom n+-Typ aufwachsen gelassen. Zum Beispiel hat die Driftschicht 2 vom n--Typ eine Dicke von etwa 15 µm und ist mit einem Fremdatom (Fremdion) vom n-Typ, wie z. B. Phosphor, in einer Konzentration von etwa 3,0 × 1015/cm3 bis etwa 7,0 × 1015/cm3 dotiert.First thing is the substrate 1 of the n + -type with a thickness of, for example, about 300 microns and doped with an impurity (foreign ion) of the n-type, such as. B. phosphorus, in a concentration of, for example, 1.0 × 10 19 / cm 3 . After the drain electrode 13th on the back of the substrate 1 of the n + type is formed, the drift layer 2 n - type of SiC epitaxially on the surface of the substrate 1 grown up of the n + -type. For example, the drift layer has 2 n - -type has a thickness of about 15 microns and is with an impurity (foreign ion) of n-type, such as. B. phosphorus, doped in a concentration of about 3.0 × 10 15 / cm 3 to about 7.0 × 10 15 / cm 3 .

(In den FIGN. 4A und 4B dargestelltes Verfahren)(Procedure shown in FIGS. 4A and 4B)

Nachdem eine aus LTO oder Ähnlichem hergestellte Maske 20 auf der Oberfläche der Driftschicht 2 vom n--Typ gebildet ist, wird eine Öffnung durch ein fotolithografisches Verfahren in der Maske 20 in einer Stellung, wo die Tiefschicht 10 vom p-Typ gebildet werden soll, gebildet. Dann werden lonenimplantierung und Aktivierung eines Fremdatoms (Fremdions) vom p-Typ (z. B. Bor oder Aluminium) durch die Maske 20 durchgeführt, um die untere Schicht 10a der Tiefschicht 10 vom p-Typ zu bilden. Zum Beispiel hat die untere Schicht 10a eine Dicke von etwa 0,6 µm bis etwa 1,0 µm und eine Breite von etwa 0,6 µm bis etwa 1,0 µm und ist mit Bor oder Aluminium in einer Konzentration von etwa 1,0 × 1017/cm3 bis etwa 1,0 × 1019/cm3 dotiert. Dann wird die Maske 20 entfernt.After a mask made of LTO or the like 20th on the surface of the drift layer 2 is of the n - type, an opening is formed in the mask by a photolithographic process 20th in a position where the deep layer 10 of the p-type is to be formed. Then, ion implantation and activation of a p-type foreign atom (foreign ion) (e.g. boron or aluminum) are performed through the mask 20th performed to the bottom layer 10a the deep layer 10 of the p-type. For example, the bottom layer has 10a a thickness of about 0.6 µm to about 1.0 µm and a width of about 0.6 µm to about 1.0 µm and is with boron or aluminum in a concentration of about 1.0 × 10 17 / cm 3 to about 1.0 × 10 19 / cm 3 doped. Then the mask 20th away.

(In den FIGN. 5A und 5B dargestelltes Verfahren)(Procedure shown in FIGS. 5A and 5B)

Die Stromstreuschicht 30 vom n-Typ wird epitaxial auf den Oberflächen der Driftschicht 2 vom n--Typ und der Tiefschicht 10 vom p-Typ aufwachsen gelassen. Zum Beispiel hat die Stromstreuschicht 30 vom n-Typ eine Dicke von zum Beispiel 0,3 µm. In diesem Fall ist die Stromstreuschicht 30 vom n-Typ mit einem Fremdatom (Fremdion) vom n-Typ, wie z. B. Phosphor, in einer Konzentration von zum Beispiel 2,0 × 1015/cm3 bis 1,0 × 1017/cm3 dotiert, so dass die Konzentration der Stromstreuschicht 30 vom n-Typ höher sein kann als diejenige der Driftschicht 2 vom n--Typ, vorzugsweise der Kanalschicht 7 vom n-Typ.The current scattering layer 30th n-type becomes epitaxial on the surfaces of the drift layer 2 of the n - type and the deep layer 10 grown up of p-type. For example, the current scattering layer has 30th of the n-type, a thickness of 0.3 µm, for example. In this case it is the current scattering layer 30th n-type with an n-type foreign atom (foreign ion) such as B. phosphorus, doped in a concentration of, for example 2.0 × 10 15 / cm 3 to 1.0 × 10 17 / cm 3 , so that the concentration of the current scattering layer 30th n-type may be higher than that of the drift layer 2 of the n - type, preferably the channel layer 7th of the n-type.

(In den FIGN. 6A und 6B dargestelltes Verfahren)(Procedure shown in FIGS. 6A and 6B)

Nachdem eine Maske 21 auf der Oberfläche der Stromstreuschicht 30 vom n-Typ gebildet ist, wird eine Öffnung durch ein fotolithografisches Verfahren in der Maske 21 in einer Stellung, wo die Tiefschicht 10 vom p-Typ gebildet werden soll, gebildet. Dann werden lonenimplantierung und Aktivierung eines Fremdatoms (Fremdions) vom p-Typ (z. B. Bor oder Aluminium) durch die Maske 21 durchgeführt, um die obere Schicht 10b der Tiefschicht 10 vom p-Typ zu bilden. In diesem Fall werden die Konzentration an Fremdatomen (Fremdionen) vom p-Typ und die Breite der oberen Schicht 10b im Wesentlichen gleich wie die Konzentration an Fremdatomen (Fremdionen) vom p-Typ und die Breite der unteren Schicht 10a gemacht. Auf diese Weise sind die untere Schicht 10a und die obere Schicht 10b miteinander verbunden und bilden die Tiefschicht 10 vom p-Typ. Dann wird die Maske 21 entfernt.Having a mask 21st on the surface of the current scattering layer 30th is n-type, an opening is formed in the mask by a photolithographic process 21st in a position where the deep layer 10 of the p-type is to be formed. Then, ion implantation and activation of a p-type foreign atom (foreign ion) (e.g. boron or aluminum) are performed through the mask 21st performed to the top layer 10b the deep layer 10 of the p-type. In this case, the concentration of foreign atoms (foreign ions) becomes p-type and the width of the upper layer 10b substantially the same as the concentration of p-type foreign atoms (foreign ions) and the width of the lower layer 10a made. That way are the bottom layer 10a and the top layer 10b connected to each other and form the deep layer 10 p-type. Then the mask 21st away.

(In den FIGN. 7A und 7B dargestelltes Verfahren)(Procedure shown in FIGS. 7A and 7B)

Eine Schicht mit Fremdatomen (Fremdionen) vom p-Typ wird epitaxial auf der Oberfläche der Driftschicht 2 vom n--Typ aufwachsen gelassen, um den Grundbereich 3 vom p-Typ zu bilden. Zum Beispiel hat die Schicht mit Fremdatomen (Fremdionen) vom p-Typ eine Dicke von etwa 2,0 µm und ist mit einem Fremdatom (Fremdion) vom p-Typ, wie z. B. Bor oder Aluminium, in einer Konzentration von etwa 5,0 × 1016/cm3 bis etwa 2,0 × 1019/cm3 dotiert.A p-type foreign atom (foreign ion) layer becomes epitaxial on the surface of the drift layer 2 of the n - type grown up around the base area 3 of the p-type. For example, the p-type foreign atom (foreign ion) layer has a thickness of about 2.0 µm and is covered with a p-type foreign atom (foreign ion) such as. B. boron or aluminum, doped in a concentration of about 5.0 × 10 16 / cm 3 to about 2.0 × 10 19 / cm 3 .

(In den FIGN. 8A und 8B dargestelltes Verfahren)(Procedure shown in FIGS. 8A and 8B)

Nachdem eine aus zum Beispiel LTO gebildete (nicht dargestellte) Maske auf dem Grundbereich 3 vom p-Typ gebildet ist, wird eine Öffnung durch ein fotolithografisches Verfahren in der Maske in einer Stellung gebildet, wo der Sourcebereich 4 vom n+-Typ gebildet werden soll. Dann wird eine lonenimplantierung eines Fremdatoms (Fremdions) vom n-Typ (z. B. Phosphor) durchgeführt. Als Nächstes wird die Maske entfernt und eine andere (nicht dargestellte) Maske gebildet. Dann wird eine Öffnung durch ein fotolithografisches Verfahren in der anderen Maske in einer Stellung gebildet, wo die Körperschicht 5 vom p+-Typ gebildet werden soll. Dann wird lonenimplantierung eines Fremdatoms (Fremdions) vom p-Typ (z. B. Bor oder Aluminium) durchgeführt. Dann werden die implantierten Ionen so aktiviert, dass der Sourcebereich 4 vom n+-Typ und die Körperschicht 5 vom p+-Typ gebildet werden können. Zum Beispiel hat der Sourcebereich 4 vom n+-Typ eine Dicke von etwa 0,3 µm und ist mit einem Fremdatom (Fremdion) vom n-Typ, wie z. B. Phosphor, in einer Konzentration (Oberflächenkonzentration) von etwa 1,0 × 1021/cm3 dotiert. Zum Beispiel hat die Körperschicht 5 vom p+-Typ eine Dicke von etwa 0,3 µm und ist mit einem Fremdatom (Fremdion) vom p-Typ, wie z. B. Bor oder Aluminium, in einer Konzentration (Oberflächenkonzentration) von etwa 1,0 × 1021/cm3 dotiert. Dann wird die andere Maske entfernt.After a mask (not shown) formed from, for example, LTO on the base area 3 is p-type, an opening is formed by a photolithographic process in the mask at a position where the source region 4th of the n + type is to be formed. Then, ion implantation of an n-type foreign atom (foreign ion) (e.g., phosphorus) is performed. Next, the mask is removed and another mask (not shown) is formed. Then an opening is formed by a photolithographic process in the other mask in a position where the body layer 5 of the p + type is to be formed. Then, ion implantation of a p-type foreign atom (foreign ion) (e.g. boron or aluminum) is performed. Then the implanted ions are activated so that the source area 4th of the n + type and the body layer 5 of the p + type can be formed. For example, the source area has 4th from the n + -type a thickness of about 0.3 µm and is with an impurity atom (foreign ion) of the n-type, such as. B. phosphorus, doped in a concentration (surface concentration) of about 1.0 × 10 21 / cm 3 . For example, the body layer has 5 from the p + -type a thickness of about 0.3 microns and is with a foreign atom (foreign ion) of the p-type such. B. boron or aluminum, doped in a concentration (surface concentration) of about 1.0 × 10 21 / cm 3 . Then the other mask is removed.

(In den FIGN. 9A und 9B dargestelltes Verfahren)(Procedure shown in FIGS. 9A and 9B)

Nachdem eine (nicht dargestellte) Ätzmaske auf dem Grundbereich 3 vom p-Typ, dem Sourcebereich 4 vom n+-Typ und der Körperschicht 5 vom p+-Typ gebildet ist, wird eine Öffnung in der Ätzmaske in einer Stellung, wo der Graben 6 gebildet werden soll, gebildet. Dann wird anisotropes Ätzen durchgeführt, indem man die Ätzmaske zur Bildung des Grabens 6 verwendet. Falls nötig, kann isotropes Ätzes und eine Opferoxidation im Anschluss an das anisotrope Ätzen durchgeführt werden. Dann wird die Ätzmaske entfernt.After an etching mask (not shown) on the base area 3 of the p-type, the source region 4th of the n + type and the body layer 5 is formed from the p + -type, an opening in the etching mask in a position where the trench 6th should be formed, formed. Then anisotropic etching is performed by using the etching mask to form the trench 6th used. If necessary, isotropic etching and sacrificial oxidation can be carried out following the anisotropic etching. Then the etching mask is removed.

(In den FIGN. 10A und 10B dargestelltes Verfahren)(Procedure illustrated in FIGS. 10A and 10B)

Die Kanalschicht 7 vom n-Typ wird epitaxial auf der gesamten Oberfläche des Substrats einschließlich des Grabens 6 aufwachsen gelassen. Zum Beispiel ist die Kanalschicht 7 vom n-Typ mit einem Fremdatom (Fremdion) vom n-Typ, wie z. B. Phosphor, in einer Konzentration von etwa 1,0 × 1016/cm3 dotiert. In diesem Fall wird beispielsweise aufgrund der Abhängigkeit des epitaxialen Wachstums in Richtung der Vorderseite die Dicke der Kanalschicht 7 vom n-Typ größer an der Bodenwand des Grabens 6 als an der Seitenwand des Grabens 6. Als Nächstes wird, nachdem unnötige Teile der Kanalschicht 7 vom n-Typ, d. h. Teile, die an dem Grundbereich 3 vom p-Typ, dem Sourcebereich 4 vom n+-Typ und der Körperschicht 5 vom p+-Typ gebildet sind, entfernt sind, die Gateoxidschicht 8 durch die Durchführung eines Bildungsverfahrens für die Gateoxidschicht gebildet. Insbesondere wird die Gateoxidschicht 8 durch Gateoxidation (thermische Oxidation) gebildet, die durch eine pyrogene Technik in nasser Atmosphäre erreicht wird.The channel layer 7th n-type becomes epitaxial on the entire surface of the substrate including the trench 6th grown up. For example is the channel layer 7th n-type with an n-type foreign atom (foreign ion) such as B. phosphorus, doped in a concentration of about 1.0 × 10 16 / cm 3 . In this case, for example, due to the dependency of the epitaxial growth in the direction of the front side, the thickness of the channel layer becomes 7th n-type larger on the bottom wall of the trench 6th than on the side wall of the trench 6th . Next is having unnecessary parts of the channel layer 7th of the n-type, ie parts that are attached to the base region 3 of the p-type, the source region 4th of the n + type and the body layer 5 of the p + type are removed, the gate oxide layer 8th formed by performing a formation process for the gate oxide film. In particular, the gate oxide layer 8th formed by gate oxidation (thermal oxidation), which is achieved by a pyrogenic technique in a wet atmosphere.

Dann wird eine Polysiliciumschicht, die mit einem Fremdatom (Fremdion) vom n-Typ dotiert ist und die Dicke von etwa 440 nm besitzt, an der Oberfläche der Gateoxidschicht 8 bei einer Temperatur von etwa 600°C gebildet. Dann wird ein Rückätzverfahren durchgeführt, so dass die Gateoxidschicht 8 und die Gateelektrode 9 in dem Graben 6 gelassen werden können.Then, a polysilicon layer doped with an n-type impurity (foreign ion) and having the thickness of about 440 nm is formed on the surface of the gate oxide layer 8th formed at a temperature of about 600 ° C. Then an etch back process is performed so that the gate oxide layer 8th and the gate electrode 9 in the ditch 6th can be left.

Verfahren, die den oben beschriebenen Verfahren folgen, werden in den Figuren nicht gezeigt, da die folgenden Verfahren dieselben sind wie die üblichen Verfahren. Insbesondere wird nach Bildung der Zwischenschicht-Isolationsschicht 12 die Zwischenschicht-Isolationsschicht 12 mit einem Muster versehen, um ein Kontaktloch zu bilden, das zu dem Sourcebereich 4 vom n+-Typ und der Körperschicht 5 vom p+-Typ führt, und auch mit einem Muster versehen, um ein Kontaktloch zu bilden, das zu der Gatelektrode 9 auf einem anderen Querschnitt führt. Als Nächstes wird Elektrodenmaterial gebildet, um die Kontaktlöcher zu füllen, und dann mit einem Muster versehen, um die Sourceelektrode 11 und den Gatedraht zu bilden. Auf diese Weise wird der in 1 dargestellte MOSFET vervollständigt.Methods following the above-described methods are not shown in the figures because the following methods are the same as the usual methods. In particular, after the interlayer insulation layer is formed 12 the interlayer insulation layer 12 patterned to form a contact hole leading to the source region 4th of the n + type and the body layer 5 of the p + type, and also patterned to form a contact hole leading to the gate electrode 9 leads to a different cross-section. Next, electrode material is formed to fill the contact holes and then patterned around the source electrode 11 and to form the gate wire. This way, the in 1 MOSFET shown completed.

Gemäß der oben beschriebenen Methode werden die untere Schicht 10a und die obere Schicht 10b der Tiefschicht 10 vom p-Typ getrennt gebildet. Bei einer solchen Vorgehensweise kann die Tiefschicht 10 vom p-Typ tief gebildet werden, im Vergleich zu dem Fall, dass die Tiefschicht 10 vom p-Typ zu einer Zeit gebildet wird. Ferner ist es nicht nötig, die zur Durchführung der lonenimplantierung benötigte Energie zu erhöhen, da die untere Schicht 10a und die obere Schicht 10b der Tiefschicht 10 vom p-Typ getrennt gebildet werden. Dementsprechend besteht keine Notwendigkeit, einen lonenimplantierungsapparat herzustellen, der lonenimplantierung unter Verwendung einer enormen Energiemenge ausführen kann.According to the method described above, make the bottom layer 10a and the top layer 10b the deep layer 10 formed separately from the p-type. With such an approach, the deep layer 10 of the p-type are formed deep, compared with the case that the deep layer 10 of p-type at a time. Furthermore, it is not necessary to increase the energy required to carry out the ion implantation as the lower layer 10a and the top layer 10b the deep layer 10 be formed separately from the p-type. Accordingly, there is no need to manufacture an ion implantation apparatus that can perform ion implantation using an enormous amount of energy.

Da weiterhin das Verfahren die tiefere Bildung der Tiefschicht 10 vom p-Typ ermöglicht, ist sichergestellt, dass der Boden der Tiefschicht 10 vom p-Typ tiefer als die Bodenwand des Grabens 6 angeordnet ist. Daher ist es nicht nötig, eine Kontrolle der Grabentiefe durchzuführen, was schwierig umzusetzen ist.Since the process continues the deeper formation of the deep layer 10 of the p-type, it is ensured that the bottom of the deep layer 10 p-type deeper than the bottom wall of the trench 6th is arranged. It is therefore not necessary to carry out a control of the trench depth, which is difficult to implement.

Die Tiefschicht 10 wird durch Ausführen von lonenimplantierung von der Oberfläche der Stromstreuschicht 30 gebildet. Da in einem solchen Fall die lonenimplantierung bei hoher Energie durchgeführt wird, kann ein Defekt aufgrund der lonenimplantierung auftreten. Jedoch ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform nicht nötig, die lonenimplantierung bei hoher Energie durchzuführen. Daher kann der Defekt aufgrund der lonenimplantierung vermieden werden.The deep layer 10 is made by performing ion implantation from the surface of the current scattering layer 30th educated. In such a case, since the ion implantation is performed at high energy, a defect due to the ion implantation may occur. However, according to the present embodiment, it is not necessary to perform the ion implantation at high energy. Therefore, the defect due to the ion implantation can be avoided.

Im Übrigen wird angenommen, dass die Längsrichtung des Grabens 6 parallel zu der Längsrichtung der Tiefschicht 10 vom p-Typ angeordnet ist. In einem solchen Fall werden die Geräteeigenschaften in Mitleidenschaft gezogen, wenn der Trennabstand zwischen dem Graben 6 und der Tiefschicht 10 vom p-Typ nicht gleichförmig ist. Deshalb wird es wichtig, dass eine zur Bildung des Grabens 6 verwendete Maske mit einer Maske, die zur Bildung der Tiefschicht 10 vom p-Typ verwendet wird, in gleicher Richtung angeordnet ist. Da natürlich die Ausrichtung der Masken nicht vollständig gleich ist, ist es unmöglich, den Einfluss der nicht vollständigen Ausrichtung auf die Geräteeigenschaften vollständig auszuschalten. Im Gegensatz dazu ist gemäß der erfindungsgemäßen SiC-Halbleitervorrichtung die Längsrichtung des Grabens 6 senkrecht zur Längsrichtung der Tiefschicht 10 vom p-Typ angeordnet, um zu verhindern, dass die unvollständige Ausrichtung die Geräteeigenschaften in Mitleidenschaft zieht. Daher werden unterschiedliche Eigenschaften zwischen den Produkten vermieden, so dass die Produktionsraten verbessert werden können.Incidentally, it is assumed that the longitudinal direction of the trench 6th parallel to the longitudinal direction of the deep layer 10 is arranged in the p-type. In such a case, the device properties are impaired when the separation distance between the trench 6th and the deep layer 10 p-type is not uniform. This is why it becomes important to have one to form the trench 6th used mask with a mask used to form the deep layer 10 p-type is used, is arranged in the same direction. Of course, since the orientation of the masks is not completely the same, it is impossible to completely eliminate the influence of the incomplete orientation on the device properties. In contrast, according to the SiC semiconductor device of the present invention, the longitudinal direction is the trench 6th perpendicular to the longitudinal direction of the deep layer 10 arranged p-type to prevent the incomplete alignment from affecting device properties. Therefore, different properties between the products are avoided, so that the production rates can be improved.

(Zweite Ausführungsform)(Second embodiment)

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. Der Unterschied zwischen der ersten und zweiten Ausführungsform ist das Verhältnis zwischen der unteren Schicht 10a und der oberen Schicht 10b der Tiefschicht 10 vom p-Typ. Da die Grundstruktur zwischen der ersten und zweiten Ausführungsform dieselbe ist, wird nur der Unterschied beschrieben.A second embodiment of the present invention will be described. The difference between the first and second embodiments is the relationship between the lower layer 10a and the top layer 10b the deep layer 10 p-type. Since the basic structure is the same between the first and second embodiments, only the difference will be described.

11 ist ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht eines Grabengate-MOSFET einer SiC-Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. Teile der zweiten Ausführungsform entsprechend den in 1 und den 2A-2C gezeigten Teilen sind nahezu dieselben wie diejenigen der ersten Ausführungsform, und ein Teil der zweiten Ausführungsform entsprechend dem in 2D gezeigten Teil ist zu demjenigen der ersten Ausführungsform unterschiedlich. 11 ist eine Querschnittsansicht des Teils, der dem in 2D gezeigten Teil entspricht. 11 FIG. 13 is a diagram illustrating a cross-sectional view of a trench gate MOSFET of a SiC semiconductor device according to the second embodiment. Parts of the second embodiment according to the in 1 and the 2A-2C parts shown are almost the same as those of the first embodiment, and a part of the second embodiment corresponding to that of FIG 2D part shown is different from that of the first embodiment. 11 FIG. 13 is a cross-sectional view of the portion corresponding to that of FIG 2D part shown.

Wie in 11 gezeigt, ist die Trenndistanz L2 zwischen benachbarten oberen Schichten 10b größer als die Trenndistanz L1 zwischen benachbarten unteren Schichten 10a. Bei einer solchen Vorgehensweise wird der Stromweg in der Stromstreuschicht 30 breiter, so dass der EIN-Strom erhöht werden kann. Die SiC-Halbleitervorrichtung mit einer solchen Struktur kann durch Modifizierung der Größe und der Trenndistanz der in der Maske 21 der ersten Ausführungsform gebildeten Öffnung gemacht werden.As in 11 shown is the separation distance L2 between adjacent upper layers 10b greater than the separation distance L1 between adjacent lower layers 10a . With such an approach, the current path becomes in the current scattering layer 30th wider so that the ON current can be increased. The SiC semiconductor device having such a structure can be made by modifying the size and the separation distance of those in the mask 21st the opening formed in the first embodiment can be made.

(Dritte Ausführungsform)(Third embodiment)

Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. Ein Unterschied zwischen der ersten und dritten Ausführungsform ist die Beziehung zwischen der unteren Schicht 10a und der oberen Schicht 10b der Tiefschicht 10 vom p-Typ. Da die Grundstruktur bei der ersten und dritten Ausführungsform dieselbe ist, wird nur der Unterschied beschrieben.A third embodiment of the present invention will be described. A difference between the first and third embodiments is the relationship between the lower layer 10a and the top layer 10b the deep layer 10 p-type. Since the basic structure is the same in the first and third embodiments, only the difference will be described.

12 ist ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht eines Grabengate-MOSFET der SiC-Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Teile der dritten Ausführungsform entsprechend den in 1 und den 2A-2C gezeigten Teilen sind nahezu dieselben wie diejenigen der ersten Ausführungsform, und ein Teil der dritten Ausführungsform entsprechend dem in 2D gezeigten Teil ist zu demjenigen der ersten Ausführungsform unterschiedlich. 12 ist eine Querschnittsansicht des Teils, der dem in 2D gezeigten Teil entspricht. 12 Fig. 13 is a diagram showing a cross-sectional view of a trench gate MOSFET of the SiC semiconductor device according to the third embodiment. Parts of the third embodiment according to the in 1 and the 2A-2C parts shown are almost the same as those of the first embodiment, and a part of the third embodiment corresponding to that of FIG 2D part shown is different from that of the first embodiment. 12 FIG. 13 is a cross-sectional view of the portion corresponding to that of FIG 2D part shown.

Wie in 12 gezeigt, ist die Breite W2 der Bodenseite der oberen Schicht 10b geringer als die W1 der unteren Schicht 10a, und die Breite W3 der Oberflächenseite der oberen Schicht 10b ist größer als die Breite W1 der unteren Schicht 10a. Bei einer solchen Vorgehensweise wird der Stromweg in der Stromstreuschicht 30 breiter und der Stoßstromwiderstand wird klein. Die SiC-Halbleitervorrichtung mit einer solchen Struktur kann hergestellt werden, indem man bewirkt, dass die in der Maske 21 der ersten Ausführungsform gebildete Öffnung eine Keilform besitzt. Zum Beispiel lässt die Verwendung von isotropem Ätzen, wie z. B. nassem Ätzen, bei dem fotolithografischen Verfahren zur Bilden der Öffnung der Maske 21 zu, dass die Öffnung eine Keilform besitzt.As in 12 shown is the width W2 the bottom side of the top layer 10b lower than the W1 of the lower layer 10a , and the width W3 the surface side of the upper layer 10b is larger than the width W1 the lower layer 10a . With such an approach, the current path becomes in the current scattering layer 30th becomes wider and the surge current resistance becomes small. The SiC semiconductor device having such a structure can be manufactured by causing the in the mask 21st the opening formed in the first embodiment has a wedge shape. For example, the use of isotropic etching, such as e.g. B. wet etching, in the photolithographic process of forming the opening of the mask 21st to that the opening has a wedge shape.

(Vierte Ausführungsform)(Fourth embodiment)

Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten beschrieben. Der Unterschied zwischen der vierten Ausführungsform und den ersten bis dritten Ausführungsformen besteht darin, dass der MOSFET eine Inversionsart ist. Da die Grundstruktur bei der vierten Ausführungsform dieselbe ist wie bei den ersten bis dritten Ausführungsformen, wird nur der Unterschied beschrieben.A fourth embodiment of the present invention is described below. The difference between the fourth embodiment and the first to third embodiments is that the MOSFET is an inversion type. Since the basic structure of the fourth embodiment is the same as that of the first to third embodiments, only the difference will be described.

13 ist ein Diagramm, das eine perspektivische Querschnittsansicht eines Grabengate-MOSFET einer SiC-Halbleitervorrichtung der vierten Ausführungsform zeigt. Zwar zeigt 13 eine Struktur, die durch Modifizierung des MOSFET der ersten Ausführungsform in einen MOSFET der Inversionsart gebildet ist, jedoch können auch die jeweiligen MOSFETs der zweiten und dritten Ausführungsform in einen MOSFET der Inversionsart modifiziert werden. 13th Fig. 13 is a diagram showing a cross-sectional perspective view of a trench gate MOSFET of a SiC semiconductor device of the fourth embodiment. True shows 13th a structure formed by modifying the MOSFET of the first embodiment into an inversion type MOSFET, however, the respective MOSFETs of the second and third embodiments can also be modified into an inversion type MOSFET.

Wie in 13 gezeigt, wird bei der vierten Ausführungsform die Gateoxidschicht 8 auf der Oberfläche des Grabens 6 gebildet, und die Kanalschicht 7 vom n-Typ der ersten Ausführungsform wird nicht gebildet. Daher ist die Gateoxidschicht 8 in Kontakt mit dem Grundbereich 3 vom p-Typ und dem Sourcebereich 4 vom n+-Typ an der Seitenwand des Grabens 6.As in 13th shown, in the fourth embodiment, the gate oxide film 8th on the surface of the trench 6th formed, and the channel layer 7th n-type of the first embodiment is not formed. Hence the gate oxide layer 8th in contact with the ground area 3 of p-type and the source region 4th of the n + type on the side wall of the trench 6th .

Bei einem MOSFET mit einer solchen Struktur wird bei Anlegen einer Gatespannung an die Gateelektrode 9 ein Teil des Grundbereichs 3 vom p-Typ, der in Kontakt mit der Gateoxidschicht 8 ist, die auf der Seitenwand des Grabens 6 angeordnet ist, ein Kanal der Inversionsart, so dass ein elektrischer Strom zwischen der Sourceelektrode 11 und der Drainelektrode 13 fließen kann.In a MOSFET having such a structure, when a gate voltage is applied to the gate electrode 9 part of the basic area 3 p-type that is in contact with the gate oxide layer 8th is that on the side wall of the trench 6th is arranged, a channel of the inversion type, so that an electric current between the source electrode 11 and the drain electrode 13th can flow.

Wie bei der ersten Ausführungsform wird die Tiefschicht 10 vom p-Typ in dem MOSFET der Inversionsart gebildet. Wenn daher eine Hochspannung als eine Drainspannung angelegt wird, erstreckt sich die Sperrschicht in großem Maße zur Seite der Driftschicht 2 vom n--Typ am PN-Zonenübergang zwischen der Tiefschicht 10 vom p-Typ und der Driftschicht 2 vom n--Typ. Daher ist es wenig wahrscheinlich, dass die Hochspannung aufgrund der Drainspannung an die Gateoxidschicht 8 angelegt wird. So kann die elektrische Feldkonzentration in der Gateoxidschicht 8 verringert werden, insbesondere an der Bodenwand des Grabens 6, so dass ein Durchschlagen der Gateoxidschicht 8 verhindert werden kann.As with the first embodiment, the deep layer 10 p-type is formed in the inversion type MOSFET. Therefore, when a high voltage is applied as a drain voltage, the barrier layer largely extends to the drift layer side 2 of the n - type at the PN zone transition between the deep layer 10 p-type and the drift layer 2 of the n - type. Therefore, it is unlikely that the high voltage due to the drain voltage is applied to the gate oxide layer 8th is created. Thus, the electric field concentration in the gate oxide layer 8th be reduced, especially on the bottom wall of the trench 6th so that punching through of the gate oxide layer 8th can be prevented.

Da die untere Schicht 10a und die obere Schicht 10b der Tiefschicht 10 vom p-Typ getrennt gebildet werden, kann derselbe Vorteil wie bei der ersten Ausführungsform erreicht werden.Because the bottom layer 10a and the top layer 10b the deep layer 10 formed separately, the same advantage as the first embodiment can be obtained.

Das Verfahren zur Herstellung der SiC-Halbleitervorrichtung mit solch einem MOSFET der Inversionsart ist grundsätzlich dasselbe wie das Verfahren zur Herstellung der SiC-Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform. Ein Unterschied zwischen den Verfahren besteht darin, dass das Verfahren zur Bildung der Kanalschicht 7 vom n-Typ weggelassen ist und die Gateoxidschicht 8 direkt auf dem Graben 6 gebildet wird.The method of manufacturing the SiC semiconductor device having such an inversion type MOSFET is basically the same as the method of manufacturing the SiC semiconductor device of the first embodiment. A difference between the methods is that the method used to form the channel layer 7th n-type is omitted and the gate oxide layer 8th right on the ditch 6th is formed.

(Modifikationen)(Modifications)

Die oben beschriebenen Ausführungsformen können auf verschiedene Weise modifiziert werden. Zum Beispiel ist in den oben beschriebenen Ausführungsformen der MOSFET vom n-Kanaltyp, ein n-Leitfähigkeitstyp ist definiert als erster Leitfähigkeitstyp und ein p-Leitfähigkeitstyp ist definiert als zweiter Leitfähigkeitstyp. Alternativ kann die vorliegende Erfindung auf einen p-Kanal-MOSFET durch Umkehren des Leitfähigkeitstyps jedes Elements angewendet werden. Zwar ist ein Grabengate-MOSFET als Beispiel für die Ausführungsformen genommen, die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf Grabengate-IGBT angewendet werden, indem man den Leitfähigkeitstyp des Substrats 1 der ersten und zweiten Ausführungsform vom n-Leitfähigkeitstyp in einen p-Leitfähigkeitstyp ändert.The above-described embodiments can be modified in various ways. For example, in the above-described embodiments, the MOSFET is of the n-channel type, an n-conductivity type is defined as a first conductivity type, and a p-conductivity type is defined as a second conductivity type. Alternatively, the present invention can be applied to a p-channel MOSFET by reversing the conductivity type of each element. While a trench gate MOSFET is taken as an example of the embodiments, the present invention can also be applied to the trench gate IGBT by determining the conductivity type of the substrate 1 of the first and second embodiments changes from n-conductivity type to p-conductivity type.

In den Ausführungsformen wird der Grundbereich 3 vom p-Typ und der Sourcebereich 4 vom n+-Typ vor Bildung des Grabens 6 gebildet. Alternativ kann der Grundbereich 3 vom p-Typ und der Sourcebereich 4 vom n+-Typ durch lonenimplantierung nach Bildung des Grabens 6 gebildet werden. In dem Fall, dass der Sourcebereich 4 vom n+-Typ durch lonenimplantierung gebildet wird, ist es ohne Belang, dass der Sourcebereich 4 vom n+-Typ in Kontakt mit der Gateoxidschicht 8 ist. Weiterhin kann in dem Fall, dass der Grundbereich 3 vom p-Typ durch lonenimplantierung gebildet wird, der Grundbereich 3 vom p-Typ im Abstand zur Seitenwand des Grabens 6 sein. Deshalb kann ein Teil der Driftschicht 2 vom n--Typ, der zwischen der Seitenwand des Grabens 6 und dem Grundbereich 3 vom p-Typ angeordnet ist, als Kanalschicht 7 vom n-Typ wirken. In diesem Fall ist es ohne Belang, dass der Grundbereich 3 vom p-Typ und der Sourcebereich 4 vom n+-Typ vor oder nach Bildung des Grabens 6 gebildet werden.In the embodiments, the base area becomes 3 p-type and the source region 4th of the n + type before formation of the trench 6th educated. Alternatively, the basic area 3 p-type and the source region 4th of the n + type by ion implantation after formation of the trench 6th are formed. In the event that the source area 4th of the n + -type is formed by ion implantation, it is irrelevant that the source region 4th of the n + type in contact with the gate oxide layer 8th is. Furthermore, in the event that the basic area 3 p-type is formed by ion implantation, the base region 3 of p-type at a distance from the side wall of the trench 6th be. Therefore, part of the drift layer 2 of the n - type, which is between the side wall of the trench 6th and the basic area 3 p-type is arranged as a channel layer 7th act of n-type. In this case it does not matter that the basic area 3 p-type and the source region 4th of the n + type before or after the formation of the trench 6th are formed.

In den Ausführungsformen werden der Sourcebereich 4 vom n+-Typ und die Körperschicht 5 vom p+-Typ durch lonenimplantierung gebildet. Alternativ dazu kann der Sourcebereich 4 vom n+-Typ und/oder die Körperschicht vom p+-Typ durch epitaxiales Wachstum gebildet werden.In the embodiments, the source region 4th of the n + type and the body layer 5 of the p + -type formed by ion implantation. Alternatively, the source area 4th n + -type and / or the p + -type body layer are formed by epitaxial growth.

In den Ausführungsformen ist der Grundbereich 3 vom p-Typ elektrisch mit der Sourceelektrode 11 über die Körperschicht 5 vom p+-Typ verbunden. Alternativ kann die Körperschicht 5 vom p+-Typ als ein einfacher Kontaktteil zur elektrischen Verbindung des Grundbereichs 3 vom p-Typ und der Sourceelektrode 11 gebildet sein. Die Gateoxidschicht 8, die durch thermische Oxidation gebildet ist, wird als eine Gateisolationsschicht verwendet. Alternativ kann die Gateisolationsschicht eine Nitridschicht oder eine Oxidschicht enthalten, die durch ein anderes Verfahren als durch thermische Oxidation gebildet ist. Ferner kann die Drainelektrode 13 gebildet werden, nachdem die Sourceelektrode 11 gebildet ist.In the embodiments, the basic range is 3 p-type electrically with the source electrode 11 over the body layer 5 connected by the p + type. Alternatively, the body layer 5 of the p + type as a simple contact part for electrical connection of the base area 3 p-type and the source electrode 11 be educated. The gate oxide layer 8th formed by thermal oxidation is used as a gate insulating layer. Alternatively, the gate insulation layer may contain a nitride layer or an oxide layer which is formed by a method other than thermal oxidation. Furthermore, the drain electrode 13th be formed after the source electrode 11 is formed.

Claims (6)

Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung mit einem Accumulations-Mode-MOSFET, bei dem ein Accumulations-Mode-Kanal, der durch Steuerung einer Anwendungsspannung auf eine Gateelektrode (9) gebildet ist, so gesteuert wird, dass ein elektrischer Strom zwischen einer Sourceelektrode (11) und einer Drainelektrode (13) durch einen Sourcebereich (4) und eine Driftschicht (2) fließt, umfassend: Herstellung eines Substrats (1) aus Siliciumcarbid mit einem ersten oder zweiten Leitfähigkeitstyp; Bildung der Driftschicht (2) auf dem Substrat (1), wobei die Driftschicht (2) aus Siliciumcarbid gemacht ist und einen ersten Leitfähigkeitstyp besitzt, wobei die Konzentration an Fremdatomen der Driftschicht (2) niedriger ist als die Konzentration an Fremdatomen des Substrats (1); Bildung einer Stromstreuschicht (30) auf der Driftschicht (2), wobei die Stromstreuschicht (30) aus Siliciumcarbid gemacht ist und den ersten Leitfähigkeitstyp besitzt, wobei die Konzentration an Fremdatomen der Stromstreuschicht (30) höher ist als die Konzentration an Fremdatomen der Driftschicht (2); Bildung eines Grundbereichs (3) auf der Stromstreuschicht (30), wobei der Grundbereich (3) aus Siliciumcarbid gemacht ist und den zweiten Leitfähigkeitstyp besitzt; Bildung des Sourcebereichs (4) auf dem Grundbereich (3), wobei der Sourcebereich (4) aus Siliciumcarbid gemacht ist und den ersten Leitfähigkeitstyp besitzt, wobei die Konzentration an Fremdatomen des Sourcebereichs (4) höher ist als die Konzentration an Fremdatomen der Driftschicht (2); Bildung eines Grabens (6), der sich tiefer erstreckt als der Sourcebereich (4) und der Grundbereich (3), um die Stromstreuschicht (30) oder die Driftschicht (2) zu erreichen, wobei der Sourcebereich (4) und der Grundbereich (3) an jeder Seite des Grabens (6) angeordnet sind; Bildung der Kanalschicht (7) auf einer Seitenwand des Grabens (6), wobei die Kanalschicht (7) aus Siliciumcarbid gemacht ist und den ersten Leitfähigkeitstyp besitzt; Bildung einer Gateisolationsschicht (8) auf einer Oberfläche der Kanalschicht (7), wobei die Gateisolationsschicht (8) in einem vorbestimmten Abstand zu dem Grundbereich (3) angeordnet ist; Bildung der Gateelektrode (9) auf der Gateisolationsschicht (8) innerhalb des Grabens (6); Bildung der Sourceelektrode (11), die mit dem Sourcebereich (4) und der Grundbereich (3) elektrisch verbunden ist; Bildung der Drainelektrode (13) auf der Rückseite des Substrats (1); und Bildung einer Tiefschicht (10), die unter dem Grundbereich (3) angeordnet ist und die Driftschicht (2) erreicht, indem sie die Stromstreuschicht (30) durchdringt, wobei die Tiefschicht (10) sich tiefer als der Graben (6) erstreckt und sich in eine Richtung senkrecht zu der Seitenwand des Grabens (6) erstreckt, wobei die Tiefschicht (10) den zweiten Leitfähigkeitstyp besitzt, wobei die Bildung der Tiefschicht (10) die Bildung einer unteren Schicht (10a) der Tiefschicht (10) und einer oberen Schicht (10b) der Tiefschicht (10) umfasst, wobei sich die untere Schicht (10a) in eine Richtung erstreckt, die obere Schicht (10b) in einer Stellung entsprechend der unteren Schicht (10a) angeordnet ist und mit der unteren Schicht (10a) verbunden ist, die Bildung der unteren Schicht (10a) die Anbringung einer ersten Maske (20) auf einer Oberfläche der Driftschicht (2) und die Durchführung von lonenimplantierung unter Verwendung der ersten Maske (20) umfasst, und die Bildung der oberen Schicht (10b) die Anbringung einer zweiten Maske (21) auf einer Oberfläche der Stromstreuschicht (30) und die Durchführung von lonenimplantierung unter Verwendung der zweiten Maske (21) umfasst (entsprechend der in 1 gezeigten Halbleitervorrichtung).A method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device having an accumulation mode MOSFET, in which an accumulation mode channel formed by controlling an application voltage to a gate electrode (9) is controlled so that an electric current is passed between a source electrode ( 11) and a drain electrode (13) flowing through a source region (4) and a drift layer (2), comprising: making a substrate (1) from silicon carbide having a first or second conductivity type; Formation of the drift layer (2) on the substrate (1), the drift layer (2) being made of silicon carbide and having a first conductivity type, the concentration of impurity of the drift layer (2) being lower than the concentration of impurity of the substrate (1) ); Formation of a current scattering layer (30) on the drift layer (2), the current scattering layer (30) being made of silicon carbide and having the first conductivity type, the concentration of foreign atoms of the current scattering layer (30) being higher than the concentration of foreign atoms of the drift layer (2) ); Forming a base region (3) on the current scattering layer (30), the base region (3) being made of silicon carbide and having the second conductivity type; Formation of the source region (4) on the base region (3), the source region (4) being made of silicon carbide and having the first conductivity type, the concentration of impurities of the source region (4) being higher than the concentration of impurities of the drift layer (2 ); Formation of a trench (6) which extends deeper than the source region (4) and the base region (3) in order to reach the current scattering layer (30) or the drift layer (2), the source region (4) and the base region (3 ) are arranged on each side of the trench (6); Forming the channel layer (7) on a side wall of the trench (6), the channel layer (7) being made of silicon carbide and having the first conductivity type; Forming a gate insulation layer (8) on a surface of the channel layer (7), the gate insulation layer (8) being arranged at a predetermined distance from the base region (3); Forming the gate electrode (9) on the gate insulation layer (8) within the trench (6); Forming the source electrode (11) which is electrically connected to the source region (4) and the base region (3); Forming the drain electrode (13) on the back of the substrate (1); and formation of a deep layer (10) which is arranged below the base region (3) and reaches the drift layer (2) by penetrating the current scattering layer (30), the deep layer (10) extending deeper than the trench (6) and extends in a direction perpendicular to the side wall of the trench (6), the deep layer (10) having the second conductivity type, the formation of the deep layer (10) the formation of a lower layer (10a) of the deep layer (10) and an upper one Layer (10b) of the deep layer (10), the lower layer (10a) extending in one direction, the upper layer (10b) being arranged in a position corresponding to the lower layer (10a) and with the lower layer (10a) is connected, the formation of the lower layer (10a) comprises the application of a first mask (20) on a surface of the drift layer (2) and performing ion implantation using the first mask (20), and the formation of the upper layer (1 0b) comprises the application of a second mask (21) on a surface of the current scattering layer (30) and the implementation of ion implantation using the second mask (21) (corresponding to the method in FIG 1 semiconductor device shown). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bildung der oberen Schicht (10b) weiterhin die Bildung einer größeren Trenndistanz (L2) zwischen benachbarten oberen Schichten (10b) als die Trenndistanz (L1) zwischen benachbarten unteren Schichten (10a) umfasst.Procedure according to Claim 1 wherein the formation of the upper layer (10b) further comprises forming a greater separation distance (L2) between adjacent upper layers (10b) than the separation distance (L1) between adjacent lower layers (10a). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bildung der oberen Schicht (10b) weiterhin die Bildung einer geringeren Breite (W2) eines Bodenteils der oberen Schicht (10b) als die Breite (W1) der unteren Schicht (10a) und die Bildung einer größeren Breite (W3) eines Oberflächenteils der oberen Schicht (10b) als die Breite (W1) der unteren Schicht (10a) umfasst.Procedure according to Claim 1 or 2 wherein the formation of the upper layer (10b) further comprises the formation of a smaller width (W2) of a bottom part of the upper layer (10b) than the width (W1) of the lower layer (10a) and the formation of a greater width (W3) of a surface part of the upper layer (10b) as the width (W1) of the lower layer (10a). Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung mit einem MOSFET der Inversionsart, bei der ein Kanal der Inversionsart, der in einem Oberflächenteil eines Grundbereichs (3), der an einer Seitenwand eines Grabens (6) angeordnet ist, durch Steuerung einer Anwendungsspannung auf eine Gateelektrode (9) gebildet ist, so gesteuert wird, dass ein elektrischer Strom zwischen einer Sourceelektrode (11) und einer Drainelektrode (13) durch einen Sourcebereich (4) und eine Driftschicht (2) fließt, umfassend: Herstellung eines Substrats (1), das aus Siliciumcarbid gemacht ist und einen ersten oder zweiten Leitfähigkeitstyp besitzt; Bildung einer Driftschicht (2) auf dem Substrat (1), wobei die Driftschicht (2) aus Siliciumcarbid gemacht ist und den ersten Leitfähigkeitstyp besitzt, wobei die Konzentration an Fremdatomen der Driftschicht (2) kleiner ist als die Konzentration an Fremdatomen des Substrats (1); Bildung einer Stromstreuschicht (30) auf der Driftschicht (2), wobei die Stromstreuschicht (30) aus Siliciumcarbid gemacht ist und den ersten Leitfähigkeitstyp besitzt, wobei die Konzentration an Fremdatomen der Stromstreuschicht (30) höher ist als die Konzentration an Fremdatomen der Driftschicht (2); Bildung eines Grundbereichs (3) auf der Stromstreuschicht (30), wobei der Grundbereich (3) aus Siliciumcarbid gemacht ist und den zweiten Leitfähigkeitstyp besitzt; Bildung des Sourcebereichs (4) auf dem Grundbereich (3), wobei der Sourcebereich (4) aus Siliciumcarbid gemacht ist und den ersten Leitfähigkeitstyp besitzt, wobei die Konzentration an Fremdatomen des Sourcebereichs (4) größer als die Konzentration an Fremdatomen der Driftschicht (2); Bildung des Grabens (6), der sich tiefer als der Sourcebereich (4) und der Grundbereich (3) erstreckt, um die Stromstreuschicht (30) oder die Driftschicht (2) zu erreichen, wobei der Sourcebereich (4) und der Grundbereich (3) an jeder Seite des Grabens (6) angeordnet sind; Bildung einer Gateisolationsschicht (8) auf der Oberfläche des Grabens (6); Bildung der Gateelektrode (9) auf der Gateisolationsschicht (8) innerhalb des Grabens (6); Bildung der Sourceelektrode (11), die elektrisch mit dem Sourcebereich (4) und dem Grundbereich (3) verbunden ist; Bildung der Drainelektrode (13) auf einer Rückseite des Substrats (1); und Bildung einer Tiefschicht (10), die unter dem Grundbereich (3) angeordnet ist und die Driftschicht (2) erreicht, indem sie die Stromstreuschicht (30) durchdringt, wobei die Tiefschicht (10) sich tiefer als der Graben (6) erstreckt und sich in eine Richtung senkrecht zu der Seitenwand des Grabens (6) erstreckt, wobei die Tiefschicht (10) den zweiten Leitfähigkeitstyp besitzt, wobei die Bildung der Tiefschicht (10) die Bildung einer unteren Schicht (10a) der Tiefschicht (10) und einer oberen Schicht (10b) der Tiefschicht (10) umfasst, wobei sich die untere Schicht (10a) in eine Richtung erstreckt, die obere Schicht (10b) in einer Stellung entsprechend der unteren Schicht (10a) angeordnet ist und mit der unteren Schicht (10a) verbunden ist, die Bildung der unteren Schicht (10a) die Anbringung einer ersten Maske (20) auf einer Oberfläche der Driftschicht (2) und die Durchführung von lonenimplantierung unter Verwendung der ersten Maske (20) umfasst, und die Bildung der oberen Schicht (10b) die Anbringung einer zweiten Maske (21) auf einer Oberfläche der Stromstreuschicht (30) und die Durchführung von lonenimplantierung unter Verwendung der zweiten Maske (21) umfasst (entsprechend der in 13 gezeigten Halbleitervorrichtung).A method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device having an inversion type MOSFET, wherein an inversion type channel formed in a surface part of a base region (3) disposed on a side wall of a trench (6) by controlling an application voltage to a gate electrode ( 9) is formed, is controlled so that an electric current flows between a source electrode (11) and a drain electrode (13) through a source region (4) and a drift layer (2), comprising: producing a substrate (1) from Silicon carbide is made and has a first or second conductivity type; Formation of a drift layer (2) on the substrate (1), the drift layer (2) being made of silicon carbide and having the first conductivity type, the concentration of foreign atoms of the drift layer (2) being smaller than the concentration of foreign atoms of the substrate (1) ); Formation of a current scattering layer (30) on the drift layer (2), the current scattering layer (30) being made of silicon carbide and having the first conductivity type, the concentration of foreign atoms of the current scattering layer (30) being higher than the concentration of foreign atoms of the drift layer (2) ); Forming a base region (3) on the current scattering layer (30), the base region (3) being made of silicon carbide and having the second conductivity type; Formation of the source region (4) on the base region (3), the source region (4) being made of silicon carbide and having the first conductivity type, the concentration of impurities in the source region (4) being greater than the concentration of impurities in the drift layer (2) ; Formation of the trench (6), which extends deeper than the source region (4) and the base region (3) in order to reach the current scattering layer (30) or the drift layer (2), the source region (4) and the base region (3 ) are arranged on each side of the trench (6); Forming a gate insulation layer (8) on the surface of the trench (6); Forming the gate electrode (9) on the gate insulation layer (8) within the trench (6); Forming the source electrode (11) which is electrically connected to the source region (4) and the base region (3); Forming the drain electrode (13) on a back side of the substrate (1); and formation of a deep layer (10) which is arranged below the base region (3) and reaches the drift layer (2) by penetrating the current scattering layer (30), the deep layer (10) extending deeper than the trench (6) and extends in a direction perpendicular to the side wall of the trench (6), the deep layer (10) having the second conductivity type, the formation of the deep layer (10) the formation of a lower layer (10a) of the deep layer (10) and an upper one Layer (10b) of the deep layer (10), the lower layer (10a) extending in one direction, the upper layer (10b) being arranged in a position corresponding to the lower layer (10a) and with the lower layer (10a) connected is, forming the lower layer (10a) comprises attaching a first mask (20) to a surface of the drift layer (2) and performing ion implantation using the first mask (20), and forming the upper layer (10b) comprises attaching a second mask (21) on a surface of the current scattering layer (30) and performing ion implantation using the second mask (21) (corresponding to the method shown in FIG 13th semiconductor device shown). Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Bildung der oberen Schicht (10b) weiterhin die Herstellung einer größeren Trenndistanz zwischen benachbarten oberen Schichten (10b) als die Trenndistanz zwischen benachbarten unteren Schichten (10a) umfasst.Procedure according to Claim 4 wherein the formation of the upper layer (10b) further comprises establishing a greater separation distance between adjacent upper layers (10b) than the separation distance between adjacent lower layers (10a). Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Bildung der oberen Schicht (10b) weiterhin die Herstellung einer geringeren Breite (W2) eines Bodenteils der oberen Schicht (10b) als die Breite (W1) der unteren Schicht (10a) und die Herstellung einer größeren Breite (W3) eines Oberflächenteils der oberen Schicht (10b) als die Breite (W1) der unteren Schicht (10a) umfasst.Procedure according to Claim 4 or 5 wherein the formation of the upper layer (10b) furthermore the production of a smaller width (W2) of a bottom part of the upper layer (10b) than the width (W1) of the lower layer (10a) and the production of a larger width (W3) of a surface part of the upper layer (10b) as the width (W1) of the lower layer (10a).
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